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
進化總是能以奇異和出乎意料的問題來挑戰我們。不久前，其中一個問題在蘇格蘭國家博物館的藏品中心的大廳裡迴響
“為什麼魚需要骶骨！？”
勞倫·薩蘭當時正透過顯微鏡觀察一塊塔拉修斯魚的化石標本，這時她注意到了一些奇怪的事情。它的脊柱被分成五個部分，就像所有四足動物一樣，四足動物是包括人類在內的陸地動物。唯一的問題是：塔拉修斯魚是魚。
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現代魚類沒有骶骨，也沒有頸部或胸腔。它們的椎骨柱是一系列單調的椎骨串聯在一起，只有從頭部到尾部的細微修改。對於我們四足動物來說，情況就不同了。沿著我們的脊椎向下移動，您會遇到五種不同型別的椎骨，每種椎骨都有自己的位置、功能和形狀。首先是頸部的頸椎，其次是承載我們肋骨的胸椎，腰椎，楔入我們髖骨之間的骶椎，最後是尾部的尾椎，對於我們這些有尾巴的動物來說。
由於分節的脊椎骨是在早期的四足動物（它們用陸地代替水）中進化出來的，古生物學家認為這是對陸地生活的特定適應。神秘的魚石螈，一種生活在3.75億至3.6億年前的古代兩棲動物，是最早搖搖擺擺地走動並擁有如此完全“區域化的軸向柱”的動物之一。Ahlberg 在 2005 年重建了魚石螈骨骼，他指出魚石螈可能可以上下彎曲其脊柱的腰部區域。這與魚類典型的左右扭動不同。Ahlberg 推測魚石螈可以行走，或者至少可以爬行。
更新：計算機模型表明魚石螈可能無法行走。與塔拉修斯魚論文一樣，這項研究今天發表。
結案了，但還不完全是。塔拉修斯魚講述了一個相當不同的故事：並非所有有頸部和骶骨的動物都是陸地生物。遠非如此，塔拉修斯魚是一種小型而細長的鰻魚狀魚類。它生活在 3.59 億至 3.18 億年前，在現在蘇格蘭的淺水區。它在這裡潛伏在珊瑚礁中，像現代狼鰻一樣，用臼齒碾碎獵物的貝殼和甲殼。
雖然塔拉修斯魚可能看起來和生活方式都像現代鰻魚，但它肯定不像鰻魚那樣游泳。它的腰椎緊湊，骶椎巨大且相互鎖定，而尾部的椎骨則很小、很薄且分散。薩蘭認為，這種不尋常的解剖結構使塔拉修斯魚能夠像巨型蝌蚪一樣在水中推進，靈活的尾巴從一側掃到另一側。剛性的軀幹可以控制擺動尾巴產生的力量。這就是這條魚需要骶骨的原因。
這樣說來，魚類擁有分節的椎骨柱就完全有道理了。然而，這種特殊的椎骨排列方式僅在塔拉修斯魚和四足動物中進化出來。兩個遠親譜系是如何偶然發現相同的解決方案的？是否存在一個共同的模板，一個古代的發育程式，在塔拉修斯魚和四足動物中展開，但在其他動物中被忽略了？還是相似的選擇壓力以相似的方式塑造了它們的脊椎？換句話說，是同源性還是趨同進化造成的？
有跡象表明兩者兼而有之。例如，即使角鯊沒有分節的脊柱，發育中的角鯊胚胎椎骨柱中的調節性Hox 基因的啟用順序與四足動物胚胎中的順序相同，它們在四足動物脊柱中劃分了節段的邊界。也許分節脊柱的配方已經存在於軟骨魚和硬骨魚的共同祖先中。*塔拉修斯魚和四足動物可能都利用了這種發育潛力，這種軸向模式系統比它們自身更古老。現在可能還為時過早，無法驗證或反駁這種可能性：發育生物學家才剛剛開始繪製動物王國中 Hox 基因活動的多樣性。目前，Hox 基因表達資料僅適用於少數生物，其中魚類很少。
無論這些基因的根有多深，分節的脊柱都進化了兩次，在獨立的場合。是什麼讓塔拉修斯魚和四足動物趨同於這種特定的身體結構？薩蘭認為這是因為它們相似的生活方式。第一批四足動物和塔拉修斯魚都將短軀幹和沉重的骨骼與寬闊而強壯的尾巴結合在一起。塔拉修斯魚用槳狀的胸鰭向前推進，四足動物也用它們的蹼足肢達到同樣的目的。最後，兩者都是底棲生物，在珊瑚礁和漫灘中航行。
如果這種情況屬實，我們遙遠的祖先進化出分節的脊柱是為了成為淺水區游泳的能手。只是後來，它們的游泳棒被改造，以支撐我們在陸地上的四肢，並使行走成為可能。這不會是我們的祖先借用和改造的第一個特徵。我們認為如此典型的陸地動物的步態是在水下進化而來的。肺魚也能行走。
這些推測在未來是否成立取決於科學，但我可以告訴你，我發現這種更復雜和詳細的解釋比任何簡單的“我們的祖先爬上陸地”的故事都更令人滿意。進化沒有方向，沒有生物有遠見意識到水外有等待的機會。第一批四足動物是獨立的動物，為了它們自己的緣故而適應，並且未來不確定。他們的道路從未明確。對於我們祖先的陸地成功至關重要的分節脊柱，對於塔拉修斯魚來說卻是一條死衚衕。錯誤的地點，錯誤的脊柱。安息吧，科學小夥計。
*: 容易混淆的是，四足動物是硬骨魚。責怪分類學吧。
圖片
塔拉修斯魚重建圖，來自第一個參考文獻。
狼鰻，作者：Dan Hershman
棘螈，來自第二個參考文獻。
參考文獻
Sallan, L., (2012). 早期輻鰭魚中的四足動物樣軸向區域化 英國皇家學會學報 B DOI: 10.1098/rspb.2012.0784
Ahlberg, P., Clack, J., & Blom, H. (2005). 泥盆紀四足動物魚石螈的軸向骨骼 自然, 437 (7055), 137-140 DOI: 10.1038/nature03893