鳍如何演变成腿?

按照达尔文的进化论，生物进化的路线大致是从水生到陆生，也即从鱼类到两栖类，再到爬行类，再从灵长类到人类等。但是，从水生动物到陆生动物有一个至关重要的进化问题：水生动物，如鱼的鳍如何演变成陆生动物的腿或四肢?

　　其实，从鳍到腿的演变是渐进的，这一点已有化石为证。2004年7月美国芝加哥大学的解剖学教授尼尔·舒宾和其同事在北极的埃尔斯米尔岛发现了一种称为“提克”的鱼，提克是因纽特语，即“提塔利克鱼”的简称，意为大型淡水鱼。提克鱼介于鱼和陆生动物之间，它像鱼一样，背后有鳞，还有带蹼的鳍。不过，它又像早期的陆生动物，有一个扁平的头和脖子。而且，最重要的是它的鳍，仔细观察可以发现，它的鳍里面有对应于陆生动物前肢的骨骼，还有手腕的一部分，并有手关节。这是一条长着肩膀、肘关节和腕关节的鱼，所有这一切都藏在带蹼的鳍里面。

　　但是，从鳍到腿(手)的演变又是怎样启动的呢?如今，研究人员从分子角度提供了一种解答，是基因导致了从鳍到腿(手)的演变，这种基因就是actinodin，它是一组基因，有四个。

　　实际上，actinodin基因是为鱼的鳍编码的基因。鳍对于鱼来说最重要的作用是保持平衡，同时也帮助其游动，就像陆生动物的四肢一样。而鳍主要由坚硬的蛋白质纤维构成，这种蛋白质纤维称为角质鳍条，是一些成竖状排列的一排排纤维。actinodin基因就是编码产生这些角质鳍条。

　　加拿大渥太华大学的玛丽·安德烈·艾基门科研究小组发现，斑马鱼和古老的鱼中有actinodin基因，但是，在小鼠等四足动物的体内没有actinodin基因。研究人员首先在斑马鱼胚胎的鳍芽中发现了这种基因，而在小鼠胚胎的肢芽中却没有发现actinodin基因。此后，研究人员在斑马鱼断鳍部位又长出来的鳍中也发现了actinodin基因。

　　接着，艾基门科的研究小组用吗啉核酸(Morpholinos)来检验这些基因的功能。吗啉核酸是一种小分子，附着在RNA(核糖核酸)上，可以阻断蛋白质翻译(RNA就是担任蛋白质生成的翻译工作)，从而抑制目标基因的表达。使用吗啉核酸抑制了actinodin基因表达后，研究人员发现，斑马鱼胚胎的鳍芽中没有出现角质鳍条，而后者是生成鳍必须的物质。于是，胚胎中的鳍芽没有发育，最后鳍芽卷曲起来。

　　研究人员用同样的方法阻止了成年斑马鱼重新生长的鳍中actinodin基因的表达，结果成年斑马鱼重新生长的鳍中角质鳍条的分布也受到影响。而且，actinodin基因表达减少或不表达后在其他动物也会引起肢体发育的异常，例如，产生额外的趾。

　　根据生物进化的时间表，研究人员推测，在泥盆纪晚期(约3.65亿年前)，最初类似鱼的生物生成了有8个趾的腿，然后它们开始冒险从浅水处进入陆地，从而进化为两栖动物，再进化为爬行类动物。而陆生动物的腿就是从鳍演化而来。其实，这也是人类祖先的进化过程。在从鳍转换到腿的过程中，我们的有脊骨的祖先失去了一排排坚硬的纤维，即角质鳍条。而足趾的数量也是后来才演变成今天的动物每条腿最多有5个，如人类的手和足有5指和5趾。

　　但是，启动这一过程的是就是actinodin基因表达的缺失，因此基因的缺失也与基因的拥有一样，成为进化中的创造性力量。而且，actinodin基因在其他有骨鱼中也能发现，但是在爬行类动物中却找不到。因此，这一基因家族也许有很古老的根，就像在象鲛(又称姥鲨，是大洋性大型鲨鱼，鱼类中体型第二大者)的基因组中发现的部分序列一样。

　　当然，actinodin基因的功能缺失导致了鳍转化为腿这一假说还需要更多的研究来检验。而且，其他研究人员提出了一个有意思的问题：我们是因为没有使用鳍才失去了这些基因呢，还是因为失去了这些基因才失去了鳍?瑞士洛桑的联邦技术学院(EPFL)的进化发育生物学家丹尼斯·杜波尔认为，这是一个进化问题，你不能做实验来证实。

　　对此，艾基门科提出，会在以后的研究中用小鼠等动物来观察actinodin基因，以进一步确认是否是该基因导致了从鳍到腿的转换，以及如何转换的。(文章代码：101502)

　　[责任编辑]张田勘

　　

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　　人类进化的简要历程

　　迄今，人类进化可以明确的大致有下面一些历程。

　　1.南方古猿南方古猿约生活于400万300万年前。可以说，这是人类最早的祖先之一。南方古猿脑容量很小，雄性明显比雌性为大。化石标志是1974年在埃塞俄比亚发现的年轻雌性骸骨，称为露西(Lucy)。

　　2.能人能人意即能制造工具的人种，它为人属的最原始的成员，脑容量为男性700～800毫升，女性500～600毫升，可能已具备语言能力。

　　3.直立人经过数卡万年的演进，能人最终为直立人所取代，成为人类的主流，直立人的出现标志着人类的史前时伐在200万年前经历了又一次巨大的变化。直立人不再像他们之前的那些人科成员那样仅仅在非洲的原野上徘徊，而是在后来的、岁月里多次走出非洲，扩散到亚洲、美洲和欧洲的许多地区。

　　4.智人(亦称古人)分为早期智人和晚期智人。

　　早期智人一以尼安德特人，(尼人)为代一表，1856年发现于德国的尼安德特河流域的一个山洞，因此得名。从头骨可以看到他们仍有很多原始的特征，眉脊发达，前额较为倾斜，枕部、突出，鼻部宽大，颌骨前突等。有些尼人脑容量超过1300毫升，甚至大干现代人，其他骨骼和现代友已十分相似。

　　晚期智人这个时期的人类在约3～5万年前取代了尼人，他们除了有某些原始性之外，基本上和现代人相似。晚期智人通常也叫做现代人。但现代人的概念还是指新石器时代以后的人类。即距今约一万年前至现在的人类。