这种古老的鱼鳄鱼混合体利用一种关键的适应性捕捉猎物

大约 3.75 亿年前，一种名为Tiktaalik roseae的古鱼在现今加拿大北极的浅水区穿梭，它长着可以用来支撑身体的叶状鳍。Tiktaalik 生活的时代与脊椎动物首次从水过渡到陆地的时代相近，虽然从技术上讲，它是一种鱼（因为它有鳞片和鳃），但它还具有扁平的头部和独特的鳍等特征，更类似于在水陆之间生活的动物，例如鳄鱼。

现在，科学家发现，提塔利克鱼的头骨经过了改良，可以在进食时同时使用吸吮和咬合。研究人员于 2 月 1 日在《美国国家科学院院刊》上报告称，这种策略可能是最早的动物爬上陆地的中间步骤。

“这意味着这不仅仅是水中从吸吮到咬合的转变；它还有点微妙，”芝加哥大学进化生物学家、新发现的合著者贾斯汀·伦伯格说。“早期四足动物进食的许多特征可能是为了在水中进食而进化出来的。”

从鱼类到鲸鱼，大多数水生脊椎动物都在一定程度上使用吸力。许多鱼类的头骨有关节，当它们张开嘴巴时，头骨会张开，吸入水和食物。

然而，产生这种吸力的运动在空气中使用时效果不佳，因为空气的密度和粘度都比水小得多。

与当今许多鱼类不同，提塔利克鱼的头骨扁平，鼻子细长，这使得传统的吸食方式变得困难。然而，这种鱼——莱姆伯格的同事在 2004 年发现的——还具有水生特征，例如全套鳃。“有很多证据表明，提塔利克鱼和许多其他早期四足动物仍然与水有着非常密切的联系，”莱姆伯格说。他说，虽然它们可能进行过“陆地远足”，但这些动物需要能够在水下进食。

莱姆伯格和他的团队最初认为，鉴于提塔利克鱼的颌骨与鳄鱼的咬合动作十分相似，它们可能使用类似鳄鱼的咬合动作进食。然而，当他们对提塔利克鱼头骨化石进行 CT 扫描时，“鳄鱼的类比就不成立了，”他说。鳄鱼及其近亲的口腔顶部或腭部与脑壳融合在一起。但提塔利克鱼的头骨在腭部、脸颊和脑壳之间有关节。

研究人员接下来将目光转向了鳄雀鳝，这种鱼的鼻子与鳄鱼的鼻子相似，因此得名。鳄雀鳝被认为是“活化石”，因为自 1 亿多年前首次出现在化石记录中以来，它们并没有发生太大的变化。它们用上下颚咬合来捕捉猎物，人们认为它们不太适应吸吮式进食。

然而，研究人员发现，鳄雀鳝有一系列关节，可以让它在闭合下颌的同时扩张头骨。当这种鱼张开嘴时，猎物和水就会被吸入。头骨的扩张可以防止下颌闭合时水被直接推回，并带走收集到的食物。相反，水会通过鳃排出。莱姆伯格和他的同事使用计算机动画证实，提塔利克鱼的关节可以让它的头骨以与鳄雀鳝类似的方式移动。

研究结果表明，最早的陆生脊椎动物的鱼类祖先可能进化出了咬食能力，同时仍保留了吸食能力。“由于沿途有一个类似雀鳝的阶段，它几乎就像从水到陆地的垫脚石，所以它可能更容易将其以咬食为基础的进食系统带到陆地上，”伦伯格说。

他和他的团队注意到了提塔利克鱼可扩张头骨的另一个优势。一些现代鱼类，如华丽多鳍鱼，在头骨顶部保留了称为气孔的开口，使它们能够呼吸空气和水。研究人员发现，当提塔利克鱼滑动其上颚时，其自身的气孔会扩张，这或许增强了其呼吸空气的能力。这种适应性将为动物在陆地上冒险提供优势。

早期脊椎动物气孔周围的一块骨头最终变成了人类和其他现代动物中耳的镫骨。像提塔利克鱼那样的可扩张头骨也使这块骨头能够从上颌自由移动。

“这可能为该骨头最终融入这些早期四足动物的听觉机制奠定了基础，”伦伯格说。