鱼类是如何进化成会走路的
提塔利克鱼的3D渲染，这是一种灭绝的行走鱼。Credit: Dotted Yeti/Shutterstock
（蜘蛛网eeook.com）据美国物理学家组织网（by Chris Organ, The Conversation）：当你思考人类进化的时候，很有可能你会想象黑猩猩探索古老的森林或者早期人类在洞穴墙壁上涂抹长毛象。但我们人类，连同熊、蜥蜴、蜂鸟和霸王龙，其实都是总鳍鱼类。
这听起来可能很奇怪，但证据就在我们的基因、解剖学和化石中。我们属于一群叫做陆栖肉鳍鱼类的动物，但是大量的进化改变掩盖了我们的外貌。
我们认为鱼是游泳专家，但事实上它们已经进化出至少五次“行走”的能力。一些物种利用发育良好的前鳍向前移动，而另一些则沿着海底“行走”。
我们的肉鳍鱼类祖先在冒险登陆之前，进化出了肺和其他呼吸空气的机制、瘦骨嶙峋的四肢和更强壮的脊柱。这些适应不仅在水生环境中有用，而且允许我们的祖先探索陆地——它们是陆地生活的“预适应”。
水陆过渡是脊椎动物进化中最重要的事件之一。它可能是作为一种逃避捕食者的方式开始的，但我们的祖先发现的景观已经有丰富的植物，如苔藓，马尾和蕨类植物，以及数百万年前定居陆地的节肢动物(千足虫)。
我们并不孤单
鱼类的独立行走进化了几次，成为进化趋同的一个例子(独立进化的相似特征，像蝙蝠和鸟类的翅膀)。然而，鱼类行走的进化是罕见的。我们今天所知的鱼类有30，000多种(不是进化意义上的)，其中只有极少数能“行走”。
肉鳍鱼类在几个重要方面不同于其他类型的鱼类。例如，我们的鳍(四肢)有骨骼支撑和肌肉叶，使我们能够在陆地上移动。
在大约3.75亿年前的泥盆纪晚期，这种适应被认为对四足动物(两栖动物、哺乳动物、爬行动物和鸟类)的进化至关重要。在四足动物中，许多与形成四肢和脚趾有关的基因也在像肺鱼这样的水生肉鳍鱼类中发现，这表明这些特征是在我们古老的共同祖先中进化而来的。
我们不知道这个祖先是哪个物种，但它可能看起来类似于腔棘鱼，腔棘鱼有丰富的化石记录，是今天生活在西印度洋和印度尼西亚的“活化石”。
腔棘鱼仍然存在于热带海洋中。Credit: Catmando/Shutterstock
行走的肉鳍鱼类要么已经灭绝，就像提塔利克鱼，要么已经高度进化到我们再也认不出它们是鱼了(四足动物)。
活鱼行走的一个例子是弹涂鱼(属于牛科)。这些鱼生活在红树林沼泽和滩涂，用胸鳍在陆地上行走。这些鳍帮助它们逃离水生捕食者，寻找食物(它们消耗泥土中的有机物质)，甚至通过寻找配偶在陆地上相互交流。
另一个例子是胡鲇(Clarias batrachus)，它利用胸鳍在陆地上旅行，帮助它逃离干涸的池塘，找到新的栖息地。
与行走相关的基因是如何进化的？
小白鳐(Leucoraja erinacea)是一种软骨鱼，与鳐鱼和鲨鱼(相对于硬骨鱼，包括肉鳍鱼类)有关。这是另一种用像腿一样的鳍在水下“行走”的鱼，模仿陆地动物的动作。
研究运动进化的科学家对这种小鳐鱼很感兴趣，因为它是从肉鳍鱼类独立进化而来的基于鳍的行走。然而，直到现在，由于缺乏高质量的数据，小滑板行走背后的遗传学很难研究。
这种情况最近发生了变化，来自首尔和纽约的研究人员利用尖端技术构建了一个高质量的小鳐鱼基因组。科学家发现，它只用10块肌肉进行基于鳍的行走，而四足动物通常用50块肌肉来移动四肢。
关于脊椎动物进化的一个大问题是:哪些基因对于发展能够行走的肌肉是重要的？为了找到答案，研究小组观察了老鼠、鸡和小滑板中控制肢体肌肉的神经(运动神经)中哪些基因是活跃的。
他们在帮助这些肌肉发挥功能的运动神经中发现了类似的基因表达模式。因此，鲇鱼可能走了几种不同的进化道路，但最近的研究表明了一种共同的遗传机制。
弹涂鱼现存32种。Credit: Polbkt/Shutterstock
人类进化成了最好的步行者
大约在2.01亿年前的三叠纪末期，恐龙和哺乳动物都进化出了出色的奔跑能力。人类完善了这些运动能力，进化出无数的适应能力，使我们成为地球上最有效率和能力的跑步物种之一。
这些适应包括有助于储存能量的弹簧状跟腱、长步幅和平衡的重心，以及出汗降温。这些适应使我们能够以极大的耐力跑长距离，尽管速度很慢。
我们的祖先用跑步来打猎、躲避捕食者和觅食。它塑造了我们的解剖学、生理学和文化。许多研究表明，走路和跑步对我们的健康和身体健康至关重要。
从我们最初殖民陆地的鱼类祖先的行走起源来看，这是一条漫长的道路。但是行走和跑步仍然是我们生活的核心部分，也是我们进化成功的关键。
