魚類多樣性與潛水能力的進化有關

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從小丑魚到鯰魚,從石斑魚到大白鯊,海洋中魚類的多樣性令人歎為觀止。現在,科學家們已經設法解釋了這種廣泛的多樣性,至少部分地是透過追蹤使這些生物能夠在不同深度游泳的器官的進化來實現的。

為了改變浮力並在水中上下移動,魚類會膨脹一個叫做魚鰾的內部器官。一些魚類,如鯡魚,必須浮出水面併吞咽空氣才能用氧氣填充魚鰾。另一些魚類,它們能夠潛入水中更長時間,從而到達更深的深度,則能夠利用血液中的氧氣來膨脹魚鰾,這要歸功於一種叫做Root效應血紅蛋白的特殊蛋白質。

利物浦大學的邁克爾·貝倫布林克和他的同事追蹤了這種蛋白質在多種物種中的進化,從鯊魚到海豚魚,發現它只進化了一次。這種蛋白質的出現隨後促成了一個複雜的靜脈和動脈網路,稱為奇網(rete mirabile),它支援了生物的視網膜,使魚類能夠看得更清楚。奇網似乎也只進化了一次,大約在2.5億年前。支援魚鰾並允許氧氣輸送到魚鰾的毛細血管大約在1億年後出現。


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然而,貝倫布林克和他的合作者在《科學》雜誌的最新一期中報告說,魚鰾本身在四個不同的魚類群體中獨立出現。該團隊提出,魚鰾的進化解釋了現存魚類形態和功能巨大多樣性的部分原因。例如,有198種象鼻魚科魚類,它們都有魚鰾,但它們的近親骨舌魚科只有8種,後者缺乏這種複雜的器官。

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