“从不偷懒”——四足动物进化得非常快

四足动物是什么时候从鱼进化而来的?据哈佛大学的一组研究人员称，大约在3.9亿年前，它发生得非常非常快。

尽管代表着向水上生命的重大进化转变，鱼是如何在泥盆纪中晚期(大约4亿到3.6亿年前)长出腿并在陆地上出现的细节仍然是个谜。

但是在研究发表在自然生态学与进化，研究人员已经估计了腿首次出现的最准确的时间框架，结果表明，鱼必须进化出正确的解剖结构，才能形成物种。

“我们能够为四足动物的起源提供一个非常精确的年龄，大约3.9亿年前，比最古老的四足动物身体化石早1500万年，”主要作者Tiago R Simões说。

该团队使用数学模型来估计腿的进化速率，并将其与脚印化石和身体化石的数据结合起来。

“通常情况下，足迹数据出现在足迹制造者的身体化石之后，”资深作者斯蒂芬妮·E·皮尔斯说。“在这种情况下，我们发现的四足动物脚印比第一个身体化石要古老得多——几百万年——这是非常不寻常的。通过结合脚印和身体化石，我们可以寻找四足动物出现的更精确的年龄。”

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研究小组还发现，四足动物的无腿表亲进化非常缓慢，它们的解剖结构非常稳定，没有发生太大变化。然而，四足动物在进化分裂后很快长出了腿。

Simões说:“我们发现，导致第一批四足动物的进化谱系脱离了这种稳定模式，以令人难以置信的速度获得了几个主要的新适应性特征，并持续了大约3000万年。”

研究人员还研究了分子信息，以了解不同的身体部位——如头骨、下颚和四肢——是如何进化的，他们发现四足动物的所有身体部位，不仅仅是腿，都进化得很快。

皮尔斯说:“这表明，在鱼类向四足动物转变的最初阶段，颅骨的变化比骨骼的其他部分的变化发挥了更大的作用。”“四肢到陆地生命的进化很重要，但主要是在四足动物进化的后期阶段，那时它们更接近陆地。”

Simões补充说:“我们在它们的头骨中发现了一些与进食和食物获取有关的解剖学创新，使它们能够从类似鱼类的以吸力为基础的捕食模式转变为类似四足动物的咬食模式，并增加了轨道的大小和位置。

“这些变化使四足动物能够在陆地上寻找食物，并探索它们的鱼类亲戚无法获得的新的食物资源。”

尽管进化迅速，但研究小组发现，新物种并没有快速积累，这表明，在四足动物物种多样化之前，登陆所需的解剖结构已经进化了数百万年。简单地说:在长腿森林鱼变得丰富多样之前，只有少数早期鱼类长出了所有正确的解剖结构。

Simões解释说:“我们在过去几年里发现，在短时间的地质时间内，在构建新动物身体结构的过程中会有很多解剖变化，产生了很高的解剖进化速率，就像我们在第一批四足动物身上看到的那样。”

“但就物种数量而言，它们在很长一段时间内都受到限制，数量非常少，只有在数千万年后，它们才真正多样化，物种数量变得更多。”

皮尔斯解释得很简单:“要想在一个新的细分市场站稳脚跟，并充分利用它，是需要时间的。

“我们的研究开始于这个进化故事的最开始。接下来还有很多很多的章节。

“我们下一步想进一步挖掘四足动物起源后发生了什么，当它们开始在陆地上殖民，并进入新的生态位。与它们在地球上的物种多样化相比，这对它们的解剖进化速度有何影响?这只是一个开始。这是这本书的介绍章。”