達(dá)爾文的進(jìn)化樹(shù)（四）：不可或缺的探索

文/卡爾·齊默 譯/靳 萌 編輯/吳冠宇

“我們有證據(jù)顯示，我們所看到的變異或多或少都是在現(xiàn)實(shí)生活中正在發(fā)生的——這就是事物發(fā)展的步驟，”珀·阿爾伯格說(shuō)道，“這不是說(shuō)四足動(dòng)物在更早的時(shí)候就開(kāi)始在世界的某個(gè)地方進(jìn)化發(fā)展了。四足動(dòng)物出現(xiàn)的同時(shí)帶來(lái)了許多不同方面的試驗(yàn)品?！?/p>

鄧氏魚(yú)是一種生活于泥盆紀(jì)時(shí)代（約3.6億至4.15億年前）的古生物，身體長(zhǎng)約8至10公尺，重量可達(dá)4噸，被視為該時(shí)代最強(qiáng)大的海洋獵食者，其主要食糧是有硬殼保護(hù)的魚(yú)類(lèi)及無(wú)脊椎動(dòng)物。它有著已知地球上存在過(guò)的生物中最強(qiáng)的咬合力和驚人的吸力，能一口將鯊魚(yú)咬成兩半。然而，巨大的體型極大地影響了鄧氏魚(yú)的運(yùn)動(dòng)速度和靈敏度，使得它在進(jìn)化過(guò)程中漸漸輸給了小小的鯊魚(yú)和其他肉食魚(yú)類(lèi)；再加上地球環(huán)境的變化，最終漸漸離開(kāi)了生物繁衍進(jìn)化的舞臺(tái)。 攝影/東方IC

當(dāng)物種數(shù)量繁多時(shí)，一幅進(jìn)化分支圖就相當(dāng)于一幅宏觀(guān)進(jìn)化圖。要想知道四足動(dòng)物是如何進(jìn)化的，你只需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)地進(jìn)行研究，從這棵樹(shù)的底部開(kāi)始，一直到你感興趣的那個(gè)分支。例如，回想一下達(dá)爾文系譜中的一種帶有魚(yú)鰾的魚(yú)。他認(rèn)為這種用鰓呼吸的魚(yú)為了適應(yīng)水中的浮力首先長(zhǎng)出了魚(yú)鰾，只是到了后來(lái)，它的這種充氣式的結(jié)構(gòu)才變成了肉鰭魚(yú)的肺。在將近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，大部分生物學(xué)家都同意達(dá)爾文的這種觀(guān)點(diǎn)。然而從帶有肺或者魚(yú)鰾的魚(yú)的主要分支的進(jìn)化分支圖中我們可以看出，這種觀(guān)點(diǎn)其實(shí)是分類(lèi)學(xué)的一個(gè)障眼法。再后面演示的是一些魚(yú)的主要分支，它們都帶有魚(yú)鰾或者肺（腔棘魚(yú)沒(méi)有肺，但卻有好幾個(gè)腔，腔中有很多脂肪，似乎暗示這在以前就是肺）。這棵樹(shù)的每一個(gè)分支都代表著一種與眾不同的世系，這些世系一直可以追溯到幾億年前，盡管有些世系已經(jīng)沒(méi)有多少活著的了。以多鰭魚(yú)為例，它們只分布在非洲西部的一些沼澤地中，種類(lèi)很少。相比之下，真骨魚(yú)是種類(lèi)最多的輻鰭魚(yú)類(lèi)，它的大部分種類(lèi)我們都十分熟悉，如金魚(yú)和鮭魚(yú)。

最簡(jiǎn)單的解釋就是，肉鰭魚(yú)和輻鰭魚(yú)共同的祖先都有肺，在一些世系中肺變成了魚(yú)鰾。就是這樣，所以如今在很多世系中不會(huì)呼吸空氣的現(xiàn)象才這么普遍。有人認(rèn)為，肺的結(jié)構(gòu)一定比魚(yú)鰾復(fù)雜，因?yàn)橄裎覀內(nèi)祟?lèi)這么高級(jí)的動(dòng)物都有肺，或者因?yàn)闆](méi)有肺的硬骨魚(yú)那么普遍存在過(guò)。達(dá)爾文和其他一些人就成了這種看不見(jiàn)的假設(shè)的犧牲品。

當(dāng)考慮到四足動(dòng)物祖先生活的環(huán)境時(shí)，這種從魚(yú)鰾轉(zhuǎn)化到肺的古老方式就有意義了。它們生活在極易干涸的池塘里，這些池塘的水會(huì)缺氧，或者會(huì)完全消失。在鰓無(wú)法起作用的時(shí)候，肺就可以發(fā)揮作用了。就在巴雷爾所說(shuō)的那些干枯的地貌被沖走后，像基斯·湯姆森等研究者們就指出，早期的肉鰭魚(yú)是生活在海洋里或者河流的入?？谔幍?，而其他人則發(fā)現(xiàn)就算是輻鰭魚(yú)和肉鰭魚(yú)早期的祖先（肺是首先在這些祖先的身上發(fā)展起來(lái)的）也都是生活在遠(yuǎn)海處的。在開(kāi)闊的海洋中，海水連續(xù)不斷地被攪動(dòng)，所以魚(yú)類(lèi)根本不用擔(dān)心會(huì)把氧氣用完。

除了鱘魚(yú)和真骨魚(yú)，所有輻鰭魚(yú)和肉鰭魚(yú)的主要世系都有肺，而沒(méi)有魚(yú)鰾。

一旦早期脊椎動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)從嘴部轉(zhuǎn)換到胸腔，它的后代在這方面就出現(xiàn)了許多變異。以我們?nèi)祟?lèi)為例，仍然是用肌肉來(lái)擴(kuò)展胸腔，但是我們也出現(xiàn)了橫膈膜，從而能更有效地吸入空氣。

肺究竟是如何進(jìn)化的，我們可以從以下事實(shí)得出一點(diǎn)線(xiàn)索：你如果讓一條鱒魚(yú)盡力游動(dòng)，就等于讓它去死。像鱒魚(yú)這樣沒(méi)有肺的魚(yú)是以一個(gè)小循環(huán)的方式來(lái)進(jìn)行血液輸送的。它把血液從心臟輸送到鰓，這時(shí)血液在這里里充滿(mǎn)著氧氣，然后繼續(xù)傳輸?shù)缴眢w的其他部位，這樣魚(yú)游動(dòng)時(shí)所需的肌肉也同時(shí)得到了營(yíng)養(yǎng)。等到血液重新回到心臟時(shí)，大部分的氧氣已經(jīng)被用完了。于是在血液輸送到鰓里并再次充滿(mǎn)氧氣之前，肌肉只好勉強(qiáng)用剩下的氧氣。如果鱒魚(yú)游動(dòng)得快一點(diǎn)，情況就變得更糟糕了：游動(dòng)時(shí)所需肌肉迫切地需要更多的氧氣，心臟在工作得更加辛苦的同時(shí)得到的氧氣卻是更少了。就這樣沒(méi)過(guò)幾分鐘，沒(méi)有肺的鱒魚(yú)大部分都死了。

另一方面，正如布朗大學(xué)的科琳·法默（Colleen Farmer）最近指出的，有肺的魚(yú)的持久力更長(zhǎng)一點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^(guò)兩個(gè)循環(huán)圈進(jìn)行血液輸送的。鰓循環(huán)和那些沒(méi)有肺的物種的體內(nèi)循環(huán)基本上都是一樣的（從鰓到身體，到心臟，再到鰓），但是當(dāng)它通過(guò)肺來(lái)呼吸空氣時(shí)，血液從肺部開(kāi)始循環(huán)，首先到達(dá)心臟，而不是最后才到達(dá)心臟。所以當(dāng)弓鰭魚(yú)這類(lèi)的魚(yú)需要長(zhǎng)距離游泳時(shí)，它就要不時(shí)地把頭伸出水面呼吸空氣，把空氣吞入鰾袋來(lái)避免心臟的氧氣被用完。法默解釋說(shuō)，肉鰭魚(yú)和輻鰭魚(yú)的祖先可能是一種強(qiáng)有力的、游得很快的食肉動(dòng)物。它們?nèi)绻麅H僅依靠鰓→身體→心臟→鰓的簡(jiǎn)單循環(huán)，心臟恐怕就要破裂了。它們的肺作為容器生長(zhǎng)在消化管內(nèi)，而消化管因?yàn)槔锩娴难芏兇?。它們?cè)诼冻鏊鏋樾呐K提供營(yíng)養(yǎng)的時(shí)候，就可以從空氣中把氧氣吸入肺部，所以比起其他魚(yú)類(lèi)，能夠游得更起勁而且更遠(yuǎn)，甚至可能去捕獲其他魚(yú)類(lèi)。

根據(jù)這種假想，等到四足動(dòng)物開(kāi)始進(jìn)化的時(shí)候，它們那些似乎非常適合陸地生活的肺應(yīng)該已經(jīng)存在了6000萬(wàn)年了。如果法默的解釋是對(duì)的，那么真正需要我們回答的關(guān)于肺的問(wèn)題就是：為什么沒(méi)有肺的硬骨魚(yú)比其他魚(yú)類(lèi)更普遍呢？有肺的魚(yú)要呼吸，必須在水面把嘴露在空氣中，在2.2億年前，這一直都是一個(gè)可靠的論斷。但是從那以后，天空中開(kāi)始到處飛翔著食肉動(dòng)物，先有了會(huì)飛的爬行動(dòng)物翼龍，后來(lái)是鳥(niǎo)類(lèi)，這些動(dòng)物從水面飛過(guò)，如果看到魚(yú)就會(huì)去抓它們。所以有可能硬骨魚(yú)就開(kāi)始沉在水底覓食，導(dǎo)致它們的肺變成了魚(yú)鰾，并且不斷發(fā)展。

一旦肺開(kāi)始存在，那么隨著肉鰭魚(yú)變?yōu)樗淖銊?dòng)物，動(dòng)物的呼吸方式就開(kāi)始逐步進(jìn)化了。解剖分類(lèi)學(xué)可以讓研究者們通過(guò)研究活著的動(dòng)物再現(xiàn)換氣的歷史。以肺魚(yú)這種肉鰭魚(yú)為例，它是用一種兩沖程的嘴泵進(jìn)行呼吸的。為了在空氣中發(fā)動(dòng)嘴泵，它通過(guò)擴(kuò)張拱狀鰓來(lái)張開(kāi)嘴巴。因?yàn)樽炖锟諝鈮毫υ龃笏烷_(kāi)始下沉，當(dāng)呼吸到更多的新鮮空氣以后，不新鮮的空氣就從肺里跑出來(lái)，而新鮮空氣就從鼻孔里灌進(jìn)去。兩種空氣混雜在一起，有一部分會(huì)從鼻子里跑出去，所以魚(yú)就把它的口腔緊閉，強(qiáng)迫剩下的新舊空氣的混雜物回到肺里。

兩棲動(dòng)物至今仍然使用這樣的“泵”，只不過(guò)又增添了一些新的特征。兩棲動(dòng)物口腔張開(kāi)時(shí)，通過(guò)鼻和肺把空氣吸進(jìn)去；與此同時(shí)，它也把側(cè)翼兩邊的肌肉繃得很緊，這樣就把它的肺壓緊了，從而迫使空氣更快地跑出去。所以，像肺魚(yú)一類(lèi)的兩棲動(dòng)物都是緊閉著嘴巴把空氣咽下去的，但是由于它的嘴部到處都是連著肌肉的膜，而且嘴部的頂端又有一個(gè)很大的洞，所以它們?cè)谕萄士諝獾臅r(shí)候又多了一種力量：通過(guò)收縮這些肌肉，兩棲動(dòng)物可以把最終的空氣使勁地壓下去，一直壓到肺部。一些青蛙就是因?yàn)閿D壓得太厲害了導(dǎo)致每次吸入空氣的時(shí)候，它那雙位于嘴部頂端的膜上的眼睛都看不見(jiàn)了。

上、下：澳大利亞西部海域，這頭30噸重的鯨鯊在谷歌地圖上被標(biāo)記出來(lái)，并將追蹤它在海中的路線(xiàn)。科學(xué)家們潛入水下，使用魚(yú)鰾來(lái)定位這頭鯨鯊，雖然鯨鯊體形龐大，但是其在海中的行動(dòng)仍舊神秘。 攝影/Peter Verhoog/Media/東方IC

活著的四足動(dòng)物的另一個(gè)分支，也就是今天的哺乳動(dòng)物、龜類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)以及其他各種各樣的爬行動(dòng)物（這些總稱(chēng)為脊椎動(dòng)物），它們都在肺魚(yú)的構(gòu)造上建立了自己的呼吸系統(tǒng)。在所有活著的動(dòng)物中，大蜥蜴可以算是最能體現(xiàn)原始脊椎動(dòng)物是如何呼吸的動(dòng)物了。它沒(méi)有早期肉鰭魚(yú)的拱狀鰓，所以就不能把嘴當(dāng)成“泵”來(lái)使用。像兩棲動(dòng)物一樣，它通過(guò)帶動(dòng)側(cè)翼旁邊的肌肉來(lái)把肺部緊閉起來(lái)，但是和兩棲動(dòng)物不一樣的是，脊椎動(dòng)物在另一套肌肉上構(gòu)成了完整的胸腔。在呼氣以后，它們就擴(kuò)張胸腔，在肺內(nèi)形成了呼吸的負(fù)壓。一旦早期脊椎動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)從嘴部轉(zhuǎn)換到胸腔，它的后代在這方面就出現(xiàn)了許多變異。以我們?nèi)祟?lèi)為例，仍然是用肌肉來(lái)擴(kuò)展胸腔，但是我們也出現(xiàn)了橫膈膜，從而能更有效地吸入空氣。

魚(yú)石螈一度被視為填補(bǔ)魚(yú)類(lèi)和四足動(dòng)物之間空白的一種過(guò)渡動(dòng)物，現(xiàn)在它卻似乎成了另一種不可思議的四肢生長(zhǎng)方式的試驗(yàn)品。

在進(jìn)化分支圖上我們有可能重現(xiàn)四足動(dòng)物呼吸的進(jìn)化史。

這些在對(duì)現(xiàn)存動(dòng)物研究中得出的線(xiàn)索是對(duì)古生物學(xué)家構(gòu)建進(jìn)化分支圖方法的一種測(cè)試。我們?cè)趶倪M(jìn)化分支圖各個(gè)分叉上的已經(jīng)絕種的動(dòng)物化石上得到的證據(jù)與我們從現(xiàn)存動(dòng)物身上獲得的數(shù)據(jù)都非常吻合。諸如真掌鰭魚(yú)之類(lèi)的類(lèi)四足動(dòng)物是有肋骨的，但是這些肋骨剛剛從脊骨中伸出來(lái)，顯然不能幫助呼吸，這就說(shuō)明它們還是像肺魚(yú)那樣吸入空氣的。在早期的四足動(dòng)物中，如埃爾金螈和棘魚(yú)石螈，肋骨雖然長(zhǎng)大了一點(diǎn)，但還是不夠大，所以它們?nèi)匀灰蕾?lài)嘴式呼吸。只有在后期的四足動(dòng)物中，肋骨才變得穩(wěn)固了，才可以幫助它們吸氣。沿著通向現(xiàn)存兩棲動(dòng)物的這條進(jìn)化線(xiàn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在最早的化石中，其嘴部頂端都有洞，擠壓的時(shí)候那層膜剛好可以放進(jìn)去。同時(shí)，脊椎動(dòng)物的化石也表明，它們很快就長(zhǎng)成了完整的胸腔，不但可以呼出空氣，也可以吸入空氣了。

把這些細(xì)節(jié)放入科茨的進(jìn)化分支圖里，我們也許就可以嘗試把這圖看作為生命進(jìn)化的歷史。至少在3.77億年前，肉鰭魚(yú)的一種后代出現(xiàn)了，它比真掌鰭魚(yú)更像四足動(dòng)物，其中的一種叫做潘氏魚(yú)，是在拉脫維亞發(fā)現(xiàn)的。它長(zhǎng)2英尺，頭蓋骨就像咖啡桌那樣扁平，背部很光滑，沒(méi)有其他肉鰭魚(yú)那樣的背鰭。它的肩部和黏附在肩上的鰭都非常結(jié)實(shí)，所以即使離開(kāi)了水，它也可能用肩膀行走一小段距離。像腔棘魚(yú)和肺魚(yú)一樣，它也可能進(jìn)行左右擺（扭）動(dòng)式的運(yùn)動(dòng)，也許后來(lái)就發(fā)展成我們的走路方式了。但是無(wú)論怎樣，我們都不可能將潘氏魚(yú)誤認(rèn)為是四足動(dòng)物，因?yàn)樗鼪](méi)有腳趾的四肢是放在一圈鰭刺中的，腦殼還是旋轉(zhuǎn)式的，它沒(méi)有鐙骨，只有一塊舌頜骨連在下巴和鰓上。

然而在1000萬(wàn)年至1500萬(wàn)年中，潘氏魚(yú)的親緣動(dòng)物把它們的身體變成了四足動(dòng)物的形式。埃爾金螈是珀·阿爾伯格在博物館的抽屜里找到的一種動(dòng)物，它不僅是迄今為止最古老的四足動(dòng)物，也是最原始的四足動(dòng)物。它的吻狀突起部位變成了一張巨大的嘴，韌帶把骨盆和脊骨連在一起，從它四肢的片段很難看出它是否有腳趾。但是埃爾金螈的身上有跡象表明，它就是潘氏魚(yú)之類(lèi)的肉鰭魚(yú)和后來(lái)的四足動(dòng)物之間的過(guò)渡動(dòng)物。它的后腿彎得很厲害，使得它的膝蓋（如果它有膝蓋的話(huà)）都可以碰到地面了。這樣一來(lái)，腿在行走中就沒(méi)什么用了，只能用于劃水。根據(jù)埃爾金螈身長(zhǎng)5英尺以及在深水覓食的事實(shí)來(lái)看，我們可以假設(shè)早期的四足動(dòng)物一定可以像肉鰭魚(yú)那樣相當(dāng)?shù)厣妗Ｔ趲装偃f(wàn)年里，埃爾金螈絕種了，但是其他許多新的四足動(dòng)物正在世界各地發(fā)展起來(lái)，其中有一個(gè)分支包括了一種叫做文塔螈的動(dòng)物。人們?cè)诶摼S亞找到了該動(dòng)物的部分頭蓋骨和一些其他的碎片。該分支甚至還包括了一種更不為人所知的叫做異頜螈的動(dòng)物，它是在澳大利亞被發(fā)現(xiàn)的。那時(shí)拉脫維亞和澳大利亞這兩塊大陸在赤道兩邊相距好幾千英里，這意味著四足動(dòng)物是沿著熱帶海岸快速發(fā)展的，其足跡遍布各個(gè)江海。盡管在世界上到處都有分布，但它還是很快就絕種了。

有兩種四足動(dòng)物與我們?cè)谶z傳上很接近，即棘魚(yú)石螈和魚(yú)石螈。它們是在格陵蘭島上發(fā)現(xiàn)的。棘魚(yú)石螈的四肢上都有手指和腳趾，它的腦殼是封閉的，長(zhǎng)長(zhǎng)的吻狀突起部位非常堅(jiān)硬，因再也不需要舌頜骨的支撐，所以舌頜骨就縮小成為鐙骨，牢牢地鎖在頭蓋骨里。也有可能埃爾金螈早就出現(xiàn)了這些有著重大意義的變化，只不過(guò)我們發(fā)現(xiàn)的骨骼太少，無(wú)法確切地告訴我們所有的一切變化。在以上兩個(gè)例子中，化石都證明了一些變化，這些

變化正如尼爾·舒賓和其他人的研究結(jié)果所示，是建立在基因變化和發(fā)展的基礎(chǔ)上的。像真掌鰭魚(yú)和潘氏魚(yú)之類(lèi)的肉鰭魚(yú)是用同源基因來(lái)設(shè)計(jì)其脊骨和鰭的模式的。在早期的四足動(dòng)物中，四肢的同源基因出現(xiàn)了突變，這種突變就體現(xiàn)在鰭邊緣較遠(yuǎn)的地方長(zhǎng)出了一套新的分開(kāi)來(lái)的骨頭。

鸕鶿耐心地等待著鱒魚(yú)躍出水面，以迅雷不及掩耳的速度，俯沖下來(lái)，享用美食。在鸕鶿享用美食前夕，甚至出現(xiàn)了鸕鶿和鱒魚(yú)雙目直視的瞬間。但是鸕鶿沒(méi)有浪費(fèi)時(shí)間，迅速地將美食吞入嘴中。 攝影/chinafotopress/CFP

魚(yú)石螈一度被視為填補(bǔ)魚(yú)類(lèi)和四足動(dòng)物之間空白的一種過(guò)渡動(dòng)物，現(xiàn)在它卻似乎成了另一種不可思議的四肢生長(zhǎng)方式的試驗(yàn)品。在許多方面，魚(yú)石螈更像是后期的四足動(dòng)物，因?yàn)樗窍耵~(yú)一樣的尾巴已經(jīng)消失了，前臂的骨骼都一樣長(zhǎng)，可以用于行走。而且它的肋骨很大，臀部也有很深的穴孔來(lái)容納腿節(jié)的球狀物。雖然它也具有像后期四足動(dòng)物那樣堅(jiān)固的肋骨，但是似乎已經(jīng)到了一個(gè)極點(diǎn)，肋骨非常寬闊，很有可能是用來(lái)抵消肺的浮力，從而得以待在水底下，就像海牛的特大肋骨一樣。

科茨相信，3.55億年前，這一祖先的后代分化為了兩個(gè)分支，其中一支最后導(dǎo)致了青蛙、蜥蜴等兩棲動(dòng)物的產(chǎn)生，另一支則導(dǎo)致了脊椎動(dòng)物的產(chǎn)生，如鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳動(dòng)物和爬行動(dòng)物。

在某種意義上，棘魚(yú)石螈和魚(yú)石螈都是它們那個(gè)年代的活化石。海納螈是特德·戴施勒在青蔥的河口發(fā)現(xiàn)的一種賓夕法尼亞州的四足動(dòng)物。它的出現(xiàn)雖然比棘魚(yú)石螈和魚(yú)石螈早幾百萬(wàn)年，但比它們更接近于現(xiàn)存的四足動(dòng)物。它的肩部甚至比魚(yú)石螈還要有力，雖然它的后腿到底是怎樣的形態(tài)還是一個(gè)有待解決的問(wèn)題，因?yàn)樗挥幸桓珉喂?。也許它只能像魚(yú)石螈那樣拖動(dòng)后腿，或者更加筆直地舉著后腿。無(wú)論怎樣，到海納螈出現(xiàn)的時(shí)候，四足動(dòng)物可能已經(jīng)放棄了用鰓呼吸的方式，這可以從它的肩部看出來(lái)，因?yàn)闆](méi)有跡象顯示肩部和鰓腔連在一起。這些四足動(dòng)物有可能吸一口空氣，然后保持在水底下；或者也有可能是生活在淺淺的爛泥中，所以它們就可以經(jīng)常在水中運(yùn)動(dòng)，并且只需要把鼻子抬高就可以了；也有可能海納螈已經(jīng)開(kāi)始用肋骨來(lái)幫助呼吸了。它的鰓部的變化導(dǎo)致了進(jìn)食方式的改變，早期四足動(dòng)物可以通過(guò)把水壓出鰓裂來(lái)吞沒(méi)獵物，但是一旦鰓腔消失，它們就只能撲食獵物了。

在海納螈存在的年代里，很有可能還有其他一些四足動(dòng)物的物種分散在世界各地，只是我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)而已。但是只有其中一種親緣動(dòng)物才導(dǎo)致了現(xiàn)在地球上的這些四足動(dòng)物的產(chǎn)生?？拼南嘈牛?.55億年前，這一祖先的后代分化為了兩個(gè)分支，其中一支最后導(dǎo)致了青蛙、蜥蜴等兩棲動(dòng)物的產(chǎn)生，另一支則導(dǎo)致了脊椎動(dòng)物的產(chǎn)生，如鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳動(dòng)物和爬行動(dòng)物。然而這兩大類(lèi)動(dòng)物都是從水中開(kāi)始的。一想到脊椎動(dòng)物來(lái)到陸地的旅程，我們不得不把目光聚焦在這一發(fā)展史中兩條不同的冒險(xiǎn)之路上。科茨把分支的時(shí)間定得那么早，是因?yàn)橐环N叫做圖勒螈的動(dòng)物?？拼囊恢痹诤瓦@種動(dòng)物的發(fā)現(xiàn)者——前蘇聯(lián)科學(xué)院古生物學(xué)院的奧列格·萊博德夫合作，他們發(fā)現(xiàn)這種泥盆紀(jì)的六趾動(dòng)物實(shí)際上是現(xiàn)在活著的脊椎動(dòng)物的早期親緣動(dòng)物，雖然它們的化石是在淺海巖石里找到的。分支之后的某個(gè)時(shí)間，兩棲動(dòng)物開(kāi)始發(fā)展它們嘴部頂端有力的肌肉來(lái)進(jìn)行呼吸，而脊椎動(dòng)物就開(kāi)始更依賴(lài)?yán)吖橇恕?/p>

隨著四足動(dòng)物的發(fā)展，同源基因在動(dòng)物身體的形成過(guò)程中所發(fā)揮的作用通過(guò)呃逆而改變了。肉鰭魚(yú)的脊椎組成的各不相同的區(qū)域要比四足動(dòng)物少得多。同源基因還幫助劃分了它們的界限。與此同時(shí)，同源基因很有可能決定了鰭應(yīng)該生長(zhǎng)的部位，并且?guī)椭挸蔀樯眢w的軸心，同時(shí)又帶有很多分支。在早期的四足動(dòng)物中，同源基因也同時(shí)開(kāi)始移到另一個(gè)新的地方——成長(zhǎng)中的鰭的最頂端。就是在這個(gè)地方，同源基因制造出了蛋白質(zhì)和手指，形成一種新的模式。然而棘魚(yú)石螈的大拇指和小拇指就像頸部的脊椎和腰部的脊椎一樣，沒(méi)有多大區(qū)別。像同源基因這樣的基因還沒(méi)有在四足動(dòng)物的體內(nèi)開(kāi)拓出與眾不同的特性。

在兩棲動(dòng)物中，同源基因的密碼變得更詳細(xì)、更獨(dú)立了，甚至超出了脊椎動(dòng)物。早期的證據(jù)顯示，在大多數(shù)后代變成4個(gè)腳趾之前，兩棲動(dòng)物的腳趾從4個(gè)到6個(gè)不等。而在早期的脊椎動(dòng)物中，這種數(shù)據(jù)也是同樣的不確定（想想圖勒螈的6個(gè)腳趾）。但是到3.55億年前為止，脊椎動(dòng)物的腳趾數(shù)量都不超過(guò)5個(gè)了。在趾的數(shù)量上，四足動(dòng)物可能會(huì)更標(biāo)準(zhǔn)一些，因?yàn)橥椿蜷_(kāi)始對(duì)每一個(gè)趾頭進(jìn)行塑造，形式各不相同。當(dāng)然在脊柱中也能明顯體會(huì)到這種精雕細(xì)琢。當(dāng)四足動(dòng)物從游泳的身體發(fā)展為走路的身體，它們就需要一個(gè)更復(fù)雜的背部：頸部必須要靈活，還要為能讓頭部運(yùn)動(dòng)的肌肉提供支撐點(diǎn)；在尾巴的原處，脊椎必須支撐起一個(gè)強(qiáng)有力的胸腔；在背部的遠(yuǎn)端，脊椎還必須把臀部結(jié)合進(jìn)去。同源基因在所有的這些區(qū)域都有了各自的特性。

古生物學(xué)家一旦發(fā)現(xiàn)有一堆化石似乎帶有巨大的變異，他們就會(huì)非常不安，生怕自己沒(méi)能了解進(jìn)化的整個(gè)過(guò)程，擔(dān)心他們了解的這些動(dòng)物其實(shí)屬于一個(gè)遙遠(yuǎn)的分支。但是對(duì)于早期的四足動(dòng)物似乎就不存在這種擔(dān)憂(yōu)?！拔覀冇凶C據(jù)顯示，我們所看到的變異或多或少都是在現(xiàn)實(shí)生活中正在發(fā)生的——這就是事物發(fā)展的步驟，”珀·阿爾伯格說(shuō)道，“這不是說(shuō)四足動(dòng)物在更早的時(shí)候就開(kāi)始在世界的某個(gè)地方進(jìn)化發(fā)展了。四足動(dòng)物出現(xiàn)的同時(shí)帶來(lái)了許多不同方面的試驗(yàn)品。到了泥盆紀(jì)的末期，就有了某種篩選。如果你調(diào)查一下20世紀(jì)70年代的人們，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)他們都認(rèn)為魚(yú)石螈是典型的動(dòng)物，但是現(xiàn)在，我們會(huì)看到各種各樣奇特的事物不斷地涌現(xiàn)出來(lái)?！?/p>