微小的3.5亿年前化石揭示了最早的四足动物从未有过类似蝌蚪的幼体
早期幼年鳄鱼状四足动物称为胚胎。新的化石证据表明，这些胚体并未像现代两栖动物那样经历，这挑战了长期以来科学界认为两栖动物、爬行动物和哺乳动物起源于蝌蚪阶段动物的观点。图片来源：贝里特·戈德林
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：来自伊利诺伊州的微小化石幼龟推翻了进化论中最长期存在的假设之一，揭示了一些最早的四足脊椎动物是在没有两栖类蝌蚪阶段的情况下发育出来的。这一发现表明，最早的陆生脊椎动物走上了与科学家几十年来所认为的截然不同的发展路径，重塑了人们对地球历史上最重要的转变之一的认知。
地球上的生命起源于水中，但某个时刻，一种古老的鱼类进化出了肢体，开始进入陆地。这些开创性的动物被称为四足动物，最终孕育出了所有现存的哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物。几十年来，科学家们一直认为这些早期脊椎动物的成长方式与今天的两栖动物很相似——孵化成类似蝌蚪的幼体，随后经历剧烈的蜕变为成体。
这一长期被接受的观点如今被《科学》杂志上描述的一批化石化幼四足动物所挑战。
古老的幼体展现出意想不到的发育模式
这一突破来自于在马宗溪发现的极为保存完好的化石，该地位于芝加哥西南约一小时车程的全球著名化石遗址。该遗址以保存脆弱化石甚至软组织闻名，这些化石极少能存活数百万年。
在数十件代表鱼类向四足动物进化转变的化石中，有两个微小标本格外突出。它们属于一种古老的捕食者，称为embolomere，这是一种早期鳄鱼状的四足动物，生活在3.5亿至2.8亿年前的河流、湖泊和沼泽中。
成虫栓体可长至10英尺以上。然而，新研究的化石仅有几厘米长，代表着孵化的幼体，提供了前所未有的四足动物早期发育一瞥。
据联合主笔杰森·帕多介绍，这些化石挑战了几代人以来被简化的进化论。
他解释说，许多人了解到鱼类进化成两栖动物，两栖动物进化成爬行动物，爬行动物进化成哺乳动物。然而，新发现表明，最初的假设——即最早的四足脊椎动物像现代两栖动物一样发展——是错误的。
长达十年的科学谜团
这一发现并非一蹴而就。
联合主笔阿尔扬·曼大约十年前在攻读博士学位时首次接触到其中一块微小化石。该标本曾收藏于菲尔德博物馆，但尚未被认定为栓塞体。
曼恩借用了这具化石进行研究，在接下来的十年里，他与帕尔多反复就其特殊的解剖结构展开辩论。夜复一夜，他们仔细观察它的特征，试图确定它代表的是什么动物。
最终，研究人员在加拿大自然博物馆使用扫描电子显微镜确认了化石的身份。然而，这次身份识别并未解开谜团，反而制造了一个更大的谜题。
蝌蚪在哪里？
科学家们预计，如果早期四足动物确实与现代青蛙和蝾螈共享相同的发育策略，婴儿栓体会类似于两栖蝌蚪。
然而，化石显示出完全不同的情况。
虽然幼崽随着成长发育出四肢，但缺乏两栖幼虫的标志性特征，包括蝌蚪标志性的外部羽毛状鳃。
这种模式并不限于单一化石。
研究人员还研究了另一个更小的胚体体，以及几种相关物种的化石幼体，代表鱼类与四足动物进化过渡的不同分支。在他们研究的每一个谱系中，都出现了同样令人惊讶的趋势。
没有一个显示出真正的蝌蚪阶段。
即使是在生长过程中经历重大变化的物种，也没有表现出科学家预期的完全两栖动物的证据。
帕尔多简单总结了这一发现：如果没有蝌蚪阶段，那么就没有两栖动物式的。
相反，他说，这些早期四足动物的生命周期似乎更接近鱼类——甚至人类——而非现代两栖动物。
重新思考脊椎动物如何迁徙到陆地
其影响远远超出了某一类已灭绝的动物。
多年来，许多研究者认为在帮助脊椎动物从水生环境过渡到陆地中起着核心作用。基于这一观点，早期四足动物被认为会经历水生幼体阶段，然后才转变为更陆生的成体。
新的化石证据不再支持这一说法。
如果胚体动物和其他早期四足动物从未拥有类似两栖动物的蝌蚪，那么广泛接受的“哺乳动物和爬行动物是从具有相似生命周期的两栖类祖先演化而来”的观点必须重新考虑。
帕多表示，长期以来关于变形作为从水到陆地关键工具的解释“已经不再行通”。
这些化石并未证实数十年的假设，反而揭示了最早的四足脊椎动物遵循了与现存两栖动物不同的发展路径。
一个捕捉不可能的化石遗址
该研究还强调了马宗溪非凡的科学价值。
据曼恩介绍，该化石沉积是世界上最优良的之一，能够保存通常会从化石记录中消失的脆弱生物。
这些微小的幼龟作为罕见的“时间胶囊”，保存着几乎从未被化石化的生命阶段。没有这些保存极为完好的标本，研究人员几乎没有机会验证长期以来关于早期脊椎动物发育的假设。
他们的发现首次直接证明了一些最早的四足动物幼体实际形貌，而不仅仅是依赖与活体动物的比较。
公民科学家发挥了关键作用
研究还依赖于广泛的合作网络。
曼强调，研究中分析的每一个标本均来自北伊利诺伊地球科学俱乐部、劳尔古生物学、科学与教育基金会、菲尔德博物馆、专业研究人员、志愿者和公民科学家的联合努力。
几位化石收藏家慷慨地允许研究人员研究他们发现的标本。这些贡献最终成为一项研究的核心，该研究重塑了关于进化中一个决定性转变的科学思维。
曼恩认为，这一发现展示了公民科学如何直接推动对地球古代历史的重大进展。
为什么这很重要
从水到陆地的转变仍是生命史上决定性的时刻之一。每一种现存的哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物的祖先都可以追溯到最早的四足脊椎动物。
通过发现没有两栖类蝌蚪或真正的化石幼体，研究人员挑战了关于这一进化旅程的基础假设。化石并未证实最早的四足动物是否像现代两栖动物一样生长，反而揭示了它们的生活史根本不同。
更重要的是，这一发现提醒科学家，即使是长期被接受的进化叙事，当稀有化石保存了此前未曾见过的生命阶段时，也会发生变化。有时，最微小的化石也能迫使我们对地球过去的理解进行最大的修正。
