这些七鳃鳗幼崽的化石推翻了一个古老的进化论

你不是水生吸血鬼的后代。你可能直到现在才想到这种可能性，但一百多年来，进化生物学家一直怀疑七鳃鳗（一种无颌、鳗鱼状、吸血的鱼）是最接近最早脊椎动物的现存模型。

尽管听起来有些奇怪，但这种怀疑并非毫无道理。七鳃鳗是少数几种存在于脊椎动物和无脊椎动物祖先之间的动物之一。成年七鳃鳗有脊柱，会在水中游动寻找鱼，然后用长满牙齿的嘴抓住鱼，然后放血。但“它们生命的早期阶段完全不同，而且荒谬可笑，”加拿大自然博物馆的脊椎动物古生物学家 Tetsuto Miyashita 说。

幼年七鳃鳗的生活方式与海葵类似，生命最初 2 至 7 年埋在河床中，用无牙、肌肉发达的喉咙过滤水中的食物。由于与无脊椎动物非常相似，七鳃鳗长期以来一直被视为最早脊椎动物的模型——并非我们的祖先，而是我们的替身。

“这是一种从所谓的原始状态转变而来的原始动物，”宫下解释道。“这似乎是进化早期必定发生的事情的类比。这是一个非常方便的故事。”

但周三发表在《自然》杂志上的一项关于古生代七鳃鳗幼体新化石的研究颠覆了这一说法。“对我来说，这非常清楚，就像那天早上挂在我屋顶上的冰柱一样，我们推翻了 150 年前的进化理论，”这项研究的主要作者宫下说。

生物学家之前曾质疑过七鳃鳗祖先理论，但问题在于七鳃鳗化石记录稀少。要推翻这一理论，科学家需要证明七鳃鳗最初完全像鱼，后来才进化出定居的幼虫形态。

因此，这项新研究的关键在于一系列非凡的化石：刚孵化的七鳃鳗，其中有一只还带着卵黄的幼体。“我一看，就很清楚这是一只刚孵化的幼体，有卵黄囊，”宫下说。但它与现代七鳃鳗的底栖幼体完全不同。“它已经有了大眼睛，还有带牙齿的口吸盘。它几乎就像一个微型成年体。”

宫下喜欢用棒球来类比，他说发现这只幼龟的化石就像“去棒球场接一个 25 年来从未打过本垒打的球员击出的球”。最小的化石可以放在小指的指甲上，没有骨头或牙齿——它只是印在泥泞泻湖底部的软组织。

研究人员从该遗址收集了更多化石，展示了该物种成长为完整体型的七鳃鳗的过程，以及来自世界各地同一时期的其他幼年标本。“这是一种跨越时间和空间的模式，”Miyashita 说，而不仅仅是一条奇怪的七鳃鳗幼崽的证据。

这意味着幼虫阶段并不是远古遗留下来的，而是“一种全新的进化创新”，他说。

曼尼托巴大学七鳃鳗生物学和遗传学专家玛格丽特·多克称这一发现“非常令人兴奋”。她同意这些化石“排除了现代七鳃鳗作为最早脊椎动物模型的可能性”。

Docker 之前曾提出过另一种七鳃鳗进化模型，该模型涉及一种祖先，该祖先兼具幼体和成年体的特征。她说，现在还无法确定这些化石是否支持或反对该理论。不过，她同意总体观点：“当我们将现代七鳃鳗视为‘活化石’时，就会遇到麻烦，假设它们在过去 4 亿至 5 亿年中保持不变。”

但这一发现引发了两个新问题：七鳃鳗为何会进化成如此令人困惑的生物？最早的脊椎动物到底是什么样子的？

第一个答案似乎与现代七鳃鳗的栖息地有关。宫下说，所有古老的鱼形七鳃鳗幼体都发现于咸水环境中，从咸水湖到泻湖再到近海河流三角洲。这些是地球上生物生产力最高的生态系统——想想密西西比河或湄公河三角洲的大规模养虾业。

“这与现代七鳃鳗形成了鲜明对比，”宫下说，大多数七鳃鳗生活在淡水河流和湖泊中。“所有物种的生命周期都是在溪流中开始的。”

与沿海湿地相比，这些河床是贫瘠的。“拥有幼虫形态让你有机会两次品尝生命资源，”该论文的资深作者、芝加哥大学脊椎动物古生物学家迈克尔·科茨说。“这意味着幼虫和成年虫之间存在很大的分离。从某种意义上说，它们栖息在不同的生态系统中。”当一个生命阶段的食物变得稀缺时，它不会消灭整个种群。

目前还不清楚七鳃鳗为何会离开富饶的沿海水域。宫下和科茨都指出，七鳃鳗在地球五次大灭绝事件中幸存了四次，并推测它们的杂交生命周期可能是其复原力的一部分。

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科茨还指出，有许多“残存”鱼类物种只在河流和溪流中生存，主要分布在北美。弓鳍鱼、鳄雀鳝和鲟鱼都是曾经庞大的鱼类家族的最后幸存者，它们被赶出了公海，在内陆找到了避难所。七鳃鳗可能就是这种模式的一部分。

至于最早的脊椎动物，Mayashita 和他的合著者认为，另一类以皮肤上有骨质盔甲为特征的鱼类更接近事实。像七鳃鳗一样，它们没有颌骨，似乎已经进化成为其他无骨脊椎动物。“我们怀疑骨头根深蒂固，”科茨说。换句话说，七鳃鳗、鲨鱼和其他动物并不是因为没有骨头而原始，而是它们在某个时候放弃了骨头。

如果七鳃鳗的“原始”特征实际上是专门的适应性，那么它对以七鳃鳗为基准的其他研究也具有重要影响。特别有趣的是，七鳃鳗可以再生脊髓，如果人类来自同一个根源，这一特征可能会改变生活。

“从基因组、医学工程到进化生物学，人们都认为可以将七鳃鳗视为原始脊椎动物的便捷模型，”Mayashita 说。“现在我们必须停下来思考一下。”