化石改写性行为历史

古代鱼类中骨质器官的证据表明它们曾进行交配,尽管它们的许多后代停止了这种行为

由于一群丑陋的、早已灭绝的鱼类——被称为盾皮鱼的存在,性行为的历史可能不得不被改写。对这些带甲生物化石的仔细研究表明,这些生物产生了所有现存的带颚脊椎动物,它们的后代——我们远古的祖先——将其性行为从体内受精转变为体外受精,而这在之前被认为在进化上是不可能的。

“这完全出乎意料,”澳大利亚阿德莱德弗林德斯大学的古生物学家、该研究的第一作者约翰·朗说,这项研究发表在《自然》杂志上。“生物学家认为不可能从体内受精逆转到体外受精,但我们已经证明它一定是这样发生的。”

如果追溯你的家族树足够久远——早于盾皮鱼——你会发现你的祖先是相当丑陋的无颚鱼,它们通过体外受精繁殖,精子和卵子被排出到水中结合。这些遥远的亲戚中的一些后来产生了今天潜伏在海洋中的被称为七鳃鳗的无颚鱼,它们仍然使用这种繁殖方法。


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骨质器官
朗的团队研究了盾皮鱼,这是最早的有颚动物之一,并在化石中发现了他们解释为骨质“交接器”的结构——雄性器官,可以穿透雌性并输送精子。

研究人员先前在《自然》杂志上表明,一种盾皮鱼物种是已知最早进行穿透性性行为的动物。但最新的论文表明,甚至更早的一组盾皮鱼——反弓鱼(特别是被称为Microbrachius的一组反弓鱼)也使用了这种受精方法。这一发现意义重大,因为反弓鱼被认为是“基部”带颚脊椎动物(意味着最接近动物族谱根部的那些),因此这表明所有盾皮鱼都使用交接器通过体内受精繁殖。

但这一发现的意义更加深远。朗说,在进化树上紧随盾皮鱼之后的最古老的硬骨鱼没有显示出体内受精的证据。因此,在某个时刻,早期的鱼类一定失去了在盾皮鱼中看到的体内受精方法,之后它们的一些后代“重新发明”了具有相似功能的器官——从今天鲨鱼和鳐鱼中的相似的交接器到现代人类的阴茎,作者认为。(然而,现代鲨鱼的交接器是由软骨制成的,并由骨盆鳍发育而来,这使得它们与盾皮鱼的骨质交接器根本不同。)

朗在接受《自然》杂志采访时表示:“我们的新论文表明,在第一个有颚脊椎动物进化出体内受精之后,它在接近现代有颚鱼的最后共同祖先进化的地方就消失了。”

进化难题
这篇论文也可能强烈影响正在进行的关于盾皮鱼在进化历史中的地位的辩论。直到几年前,盾皮鱼还被认为是“单系”群——一个包括其所有后代的连贯群体,一种进化的“死胡同”。按照这种解释,其他脊椎动物会与该群体有共同的祖先,而不是从它们那里衍生而来。

但最近,包括伦敦帝国学院西尔伍德公园校区的脊椎动物古生物学家马丁·布雷佐在内的研究人员提出,根据它们颅骨结构的证据,盾皮鱼可能不是一个单一的连贯群体。这将意味着,人类不是与盾皮鱼有共同的祖先,而是盾皮鱼本身就是人类的祖先。

最新的论文使这场辩论复杂化,并提出了两个令人不安的选择。根据布雷佐的说法,这项工作令人信服地证明了所有盾皮鱼都是体内受精的,这导致了一个曾经被认为极不可能的结论:一些实行体外受精的活鱼的祖先曾经进行体内受精。但是,所有盾皮鱼都具有骨质交接器这一事实可以被认为是它们是一个统一的单系群的证据,而这将与将盾皮鱼置于有颚脊椎动物进化树顶部的颅骨证据相矛盾。

布雷佐说,他现在对这两个选择都“越来越不可知”。他说:“这项工作肯定会让人们坐下来比过去更认真地考虑这个问题。” “这很令人兴奋,因为它引发的问题多于它回答的问题。”

编者注:《自然》杂志论文的第一作者约翰·朗在2011年1月为《大众科学》撰写了一篇封面故事,名为《行为的黎明:性行为的起源》(所有数字订阅者均可阅读)。朗在这篇《自然新闻》文章中描述的新研究为这一进化历史提供了全新的解释。

本文经许可转载,并于2014年10月19日首次发表

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