本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
一項新的研究表明，魚類進化出在陸地上至少短暫生存的能力，並非只發生過一兩次，而是數十次，該研究於八月發表在《進化》雜誌上。
這些陸地生活的鰧魚，我曾在本部落格中介紹過它們之前，在得知這個訊息時，它們這樣說
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新的研究結果表明，儘管從水到陸地的轉變看起來很極端，但似乎並沒有那麼困難。一定有其他因素阻止魚類進化成完全的陸地生物，因為這種情況似乎只發生過一次，產生了像我們這樣的陸生脊椎動物。但那是什麼呢？
該研究的作者最初的目標是提出一個關於生物學的基本問題：物種如何在新的環境中建立自身？
基於對入侵物種的研究，很明顯，儘管少數物種取得了巨大的成功（例如，蒲公英），但大多數物種在大多數時候都無法在新區域建立自身。那麼，成功過渡到完全新的棲息地實際上發生的頻率有多高呢？
“鑑於地球上幾乎每個環境都有生物體居住，因此這種生態轉變顯然在生命史上反覆發生，”作者寫道。說得有道理。
為此，他們試圖瞭解魚類從水到陸地的轉變發生了多少次，這種標誌性的轉變似乎應該既困難又罕見。為了做到這一點，魚類必須面對許多挑戰。呼吸、移動和新陳代謝都必須以使其在重力急劇增加和溼度降低的環境中成為可能的方式進行修改。
然而，有跡象表明，它可能並沒有看起來那麼困難，因為之前關於該主題的科學評論已經在幾個不同的魚類科中發現了兩棲行為。但沒有人研究這些科是否密切相關，表明只有少數幾次水陸過渡，或者它們是否廣泛分佈在魚類科譜系樹上，暗示更多次。
新南威爾士大學的 Terry Ord 和 Georgina Cooke 決定 именно 這樣做，並定量地研究哪些生態因素似乎有利於魚類離水。他們有幾個假設。
首先，生活在潮間帶的魚類應該更可能出現在陸地上，因為它們的棲息地本質上就是每天兩次在水和陸地之間轉變。同樣，生活在淡水池塘、水坑或溪流中的魚類也會面臨同樣的挑戰，這些水體會萎縮或蒸發。
生活在容易升溫的水中的魚類也已知會離開水中，因為溫水會失去氧氣並可能變得令人窒息。在這種情況下，空氣可能是更好的選擇。如果情況是這樣，那麼熱帶地區似乎應該支援更多的兩棲魚類，因為那裡的溫水發生率應該高於其他地方。潮汐池，無論它們在哪裡出現，也往往會在陽光下升溫，因為它們又小又淺。
生活在其水體底部的魚類似乎也更適合成為陸地生物，因為它們已經具有有利於陸地生活的適應性。這些適應性包括更圓潤、垂直方向扁平度較低的身體，這使得行走更容易，更不容易乾燥，有時鰭也已經像肢體一樣。
最後，由於在陸地上活動對於任何魚類來說都可能很困難，因此對於那些飲食不依賴於捕捉“移動獵物”的魚類來說，可能會更容易一些。
科學家們查閱了科學文獻，以確定每一種被描述為兩棲魚類的魚類，並評估其兩棲性水平。然後，他們將他們的發現繪製在先前構建的魚類科譜系樹上。
總而言之，他們發現了來自 33 個科的 130 種魚類物種的兩棲行為報告，這些科分佈在整個魚類科譜系樹上，從最古老的分支到最年輕的分支。即使不是大多數，這 33 個科中的許多科也可能是從水到陸地過渡的獨立進化例項。
僅在一個科——鰧科——中，科學家們就可以推斷出，至少有三個，甚至可能多達七個獨立的進化例項，進化成了“高度陸地”的生活方式，他們說，可能在鰕虎魚科和其他科中也發生了類似的事情。
來自關島的陸地生活鰧魚，在潮間帶岩石的浪花區跳躍，並在退潮時躲藏在潮溼的縫隙中。圖片來源：Georgina Cooke 博士
考慮到許多魚類每天只出現很短的時間，因此很可能還有很多魚類從事兩棲行為，但尚未被觀察到。可能還有更多我們甚至沒有意識到的兩棲物種。
然而，大多數科級別的例子都是魚類離水只有幾秒鐘或幾分鐘，這可能不符合某些人對“兩棲”行為的期望。四個科確實有物種在水外度過數小時或數天：彈塗魚、跳巖䲁、鰻魚和四眼鰧魚分別來自不同的科，這意味著至少四次，地球上已經進化出了顯著的兩棲行為，當然，不包括導致我們人類誕生的關鍵的第五次。進行這種特殊轉變的肉鰭魚的最近親屬也包括今天許多至少偶爾涉足陸地的物種。
現代兩棲魚類有哪些共同特徵？科學家發現，最重要的是，生活在潮間帶會促進魚類涉足陸地。與它們的總體數量相比，生活在潮間帶的魚類兩棲性發生的頻率要高得多。隨著海水每天兩次的漲落，以及潮汐池的普遍存在，潮汐池在陽光下升溫，使其缺氧並將魚類逼到陸地上，這個區域似乎特別擅長將魚類變成陸地生物。
另一方面，在產生兩棲魚類方面，熱帶地區似乎並不比極地地區更好，按比例計算也是如此。淡水系統也沒有比預期的產生更多的兩棲魚類。
然而，肉食性兩棲魚類的數量卻比預期的要少得多，這支援了這樣一種觀點，即它們不太可能變成兩棲動物，因為在陸地上捕捉獵物太難了。
因此，跨越陸地-水域邊界顯然本身並不困難。那麼，為什麼只有少數魚類先驅走向了陸地進化的輝煌呢？呼吸、行走和繁殖似乎並沒有構成主要障礙。
相反，作者推測，乾燥才是真正的挑戰：具體來說，是鰓的乾燥問題，大多數魚類必須保持鰓的溼潤才能呼吸。我們的祖先，例如早期四足動物提塔利克魚，似乎已經預先適應了克服這個障礙，因為除了鰓之外，它們還擁有原始的肺。
如果沒有這種特徵或類似的東西，魚類涉足陸地似乎註定只能是一種調情。儘管可以自由嬉戲，但它們最終必須仍然束縛在它們來自的水域中。
參考文獻
Ord, Terry J.，和 Georgina M. Cooke。“魚類兩棲行為的重複進化及其對新環境殖民化的影響。”《進化》 (2016)。