现在听:呼吸空气的鱼让人类有能力听到

作者:白另尼

由于我和一个鱼类学家团队今天在Nature Communications上发表的一项研究,一个关于古代淡水鱼类如何呼吸的百年谜团终于得到了解决。有问题的鱼类 - Polypterus和相关物种 - 在顶部有小洞我们的头部被称为“spiracles”,我们展示了一个小阀门如何在这些气门上打开一个骨头盖子,以便每当鱼体表面吸入空气并抽出时,奇怪的是,那些允许鱼类呼吸的相同孔被修改通过进化成为Eustachian管,使我们人类可以听到 - 但更多关于后来对这些鱼的研究有着迷人的历史,一直延伸到1801年英国人在亚历山大的拿破仑惨败,当时他被指定为自然主义者之一,Etienne Geoffroy Saint-Hilaire,不得不仓促地回到法国他的许多标本中都是一条奇怪的鱼,从尼罗河捕获的肉质四肢他在1802年描述为Polypyterus,意为“许多鳍”也称为芦苇或桦树,它被广泛认为是真正的骨鱼(Osteichthyes)中最原始的生物成员。这个群体包括约3万种生物,包括许多像鲷鱼和鲑鱼这样的鱼我们喜欢吃圣伊莱尔的发现在整个科学界引起了一些轰动,因为鱼被认为是已经灭绝的叶鳍鱼类之一,今天它们被腔棘鱼和空气呼吸所代表。肺鱼类像Tiktaalik这样的史前叶鳍鱼类在解剖学上非常接近最早的已知四足动物(四足动物),这是第一个在3.6亿年前侵入陆地的骨干生物。在19世纪90年代后期开始进行更多强悍的探险以找到更多的这条奇怪的鱼科学家认为,了解它的生命历史将揭示鱼类如何演变成陆地动物尽管英国动物学家[John Budgett](h ttp:// wwwbiooneorg / doi / abs / 101641 / 0006-3568(2001%29051%5B0399%3AJSBIPO%5D20CO%3B2)在三次探险中找不到鱼,他终于在1903年成功,但很快就死于黑热病同年回到英格兰之前,在他去世之前,Budgett写了一篇简短的科学论文,讲述了这些鱼是如何能够通过头顶上被称为“spiracles”的小洞呼吸空气,嘴巴被淹没,大声“吮吸”声音“法国研究人员于1966年撰写的另一篇文章通过该领域的观察支持了这一点。1989年由一群备受尊敬的科学家发表的研究人员在实验室条件下观察了这些鱼,不同意,并得出结论认为这些鱼没有,正如其他人所暗示的那样,通过他们的灵气呼吸对于科学世界来说,这是关于鱼及其声称通过其头部呼吸的能力的最后一个决定性的词 - 直到现在今天的论文基于此研究d由已故的杰夫格雷厄姆发起,他一生致力于研究呼吸空气的鱼当他在2012年末去世时,尼克韦格纳和他的团队完成了工作。结果显示当鱼缸背后是盲人在实验室条件下,Polypterus使用气门而不是口腔吸收高达93%的呼吸量。当盲人被移除时,由于压力,鱼使用气门进行大约40%的呼吸根据Wegner博士的说法:当我们第一次看到Polypterus通过它的气孔呼吸空气,我们知道我们已经解开了一个有着100年历史的神秘感当我们在电影中拍摄它时,我们知道我们可以证明它通过气门呼吸给鱼带来了巨大的进化优势,因为它们可以在保持呼吸的同时保持呼吸他们的眼睛在水下对捕食者持谨慎态度这也意味着他们在浅水中游泳时能够呼吸,因为他们很难将水头抬到水面以上但这对于理解我们的深度是什么意思进化?新发现提供了一种方法,用于说明第一批史前鱼类是如何开始呼吸空气的。如果它们要离开水域并以四足动物入侵土地,呼吸空气是鱼类的必需品。最古老的已知骨鱼化石可以追溯到4.3亿来自中国的岁月这些包括像贵屿这样的重型装甲形式,它们的头顶上有一颗spiracles来自西澳大利亚的名为Gogonasus的3.8亿年前的鱼在它的头顶上有巨大的气孔是不寻常的 它属于被称为tetrapodomorphs的鱼群,被科学家广泛认为是第一个四足动物进化的祖先群体当我的团队在2005年发现了带有这些大型气孔的Gogonasus时,我们猜测它们可能与呼吸能力有关,但没有证据可以证明这一点。对Polypterus的新研究是现在支持Gogonasus等鱼类能够通过它们的大气孔吸入空气的观点的吸烟枪。此外,还有其他几个像那个时代的鱼类化石。 Tiktaalik也显示出头顶上的大型气孔最早的已知四足动物化石,如Ventastega,头部也显示出非常大的开放气孔所有这一切都表明这些鱼类和四足动物从气体中吸收空气的能力第一种类型的呼吸一旦这些有叶鳍的鱼的四足后裔入侵了陆地,它们通过它们的气孔迅速呼吸的能力他们很快就用他们的嘴和鼻孔切换到经常呼吸,就像我们今天所做的那样。从气门通向头部内部的运河很快就开始了另一种用水。两栖动物不得不开发新的感觉,在空气中效果更好传递振动通过空气进入大脑将成为气管的下一个主要用途早期两栖动物的聆听通过调整气门成为通过镫骨将声音传递到大脑的鼓膜,我们的一个微小的内耳骨我们三个小内耳骨也有一个非凡的进化历史,证明了我们的人体解剖学与古代鱼类有多接近起初是一条支撑着鲨鱼和其他早期下颚鱼类下颚的长骨,鱼类的颌下骨最终缩小了尺寸,成为两栖动物,爬行动物和我们哺乳动物的镫骨在鱼类中它支撑着下颚和上颌的关节 - 方形这些骨头的大小也逐渐减少,并被限制在内耳,并被重新命名为锤骨和砧骨因此这三个让我们能够听到的小骨头来自古代鱼类下颚中的这三块较大的骨骼。不是因为这些史前鱼类通过头顶呼吸空气的大胆进化实验,我们可能没有进化出如此敏锐的听觉确实,John Budgett无法听到Polypterus的奇怪吸吮声。它在尼罗河上浮现出呼吸所以今天,当你接下来听那段精美的音乐时,为进化而欢呼,并为古老的化石鱼而思考,....

上一篇 : 大卫·塔弗利