鱼(确切的说指硬骨鱼)全身有鳞。不!若仔细观察就会看到餐桌上的大马哈鱼,或者鱼缸中游动着的金鱼的头上果真有鳞吧?这个“鱼头无鳞之迷”与我们的头骨出现的秘密有关。头骨和牙齿实际上是“外骨”。最初的鱼身上披着厉害的骨板,但经过5亿年的进化,骨板变成鳞及头骨和牙齿等。欲知原委请往下看。
从所发现的“阿兰达斯皮斯”(澳大利亚4.7亿年前的地层中)和“萨卡帕姆帕斯皮斯”(南美玻利维亚4.5亿年前的地层中)的原始鱼类化石看,其样子除无颚这一特征外,醒目的似乎就是头部、背部和腹部,均生长着大的骨板,或称为甲胃。其背甲和腹甲与鳃孔并排着。然而,体后大部分没有大骨板,而被细长的鳞片盖着。这大概是由于体的后半部可以自由左右摆动,而不妨碍游泳运动的需要吧。
在皮肤中形成的骨叫做“皮骨”。那些古代原始鱼类,依靠那种大小不同的皮骨形成的甲胃盖着身体,故称为“异甲类”(Heteros-traci)属于无颚类的一个群。这样的甲胃是如何形成的呢?
美国著名古生物学A·S·罗马曾认为,当时因在水中生活,故以巨大的巨介壳保护身体。可是最近又认为那是体内排出的过剩的钙造成的。钙是肌肉收缩及递神经兴奋必要的元素,没有它生物是不能活的。不过,钙在细胞质中过剩而异常的沉积,就有惹来细胞死亡的危险。
因此,钙从血液中向真皮排泄,并在那里沉积而形成骨板。
从志留纪后期到泥盆纪前期,出现了有颚和齿的于类。这就是“盾皮鱼纲”和“棘鱼纲”。盾皮鱼纲也是体的前半部盖着骨板,其后半部有鳞,但大部同类其体表似乎大体上裸着。一方面,棘鱼纲的“棘”,就是刺的意思,而在其背中和腹部有棘状的鳍或以棘支撑着的鳍,其体盖着菱形的鳞片。盾皮鱼纲大致在泥盆纪末就灭绝了。而棘鱼纲是有鲨鱼、55鱼等软骨鱼类的特征,也具有和硬骨鱼类的共同特征,故被认为是高等鱼类的祖先。
软骨鱼类和硬骨鱼类,是在泥盆纪出现的.软骨鱼类的鲨类,全身披着细小的鳞。所说的“鲨肌”,就因一个一个的鳞的形状,与西洋骑士的盾相似,故它又叫“盾鳞”。
德国动物学家赫尔维希(1849一1922年)说过:“鲨鱼牙齿是由鳞进化来的”。这大概是如何讲呢?
牙齿的最外层是坚硬的釉质(珐琅质)、最内层是象牙质,而芯是齿髓。这种构造及其发生过程,和鲨鱼的盾鳞是完全相同的。蒙在颚上的口腔粘膜也曾是鳞,但因为捕食的缘故而发达变成齿。所以鲨鱼的质鳞又叫“皮齿”就是那个原因。
象盾鳞那样,具有“仿釉质”或象牙质的鳞,就连硬骨鱼类中也存在。例如,泥盆纪时的盔甲鱼及现存的空棘鱼就如此。
在现存的大部分硬骨鱼类中,鳞的仿釉质或象牙质已消失,仅成为“土台”状骨板,也叫“骨鳞”。然而,作为硬骨鱼类子孙的牙齿,的确是从鳞进化来的。
头部的鳞变成头骨
可是,揭示牙齿由来之谜,并不仅停留于鳞上。事实上更遥远的祖先,应追溯到异甲目甲胃。在甲胃的表层上整齐地排列着小颗粒,是由象牙质形成的,其上还蒙着仿釉质。
在象牙质中,伸出象牙芽细胞的突起物,这除变成种种物质的输送管道之外,还担负感受感觉的机能。牙科医生在动手术钻孔开始,穿过釉质到达象牙质时疼痛就是此原因。因这个象牙质使我们能感受到食物的软硬及性状。这就是所谓“牙齿反应”。可能异甲目的甲胃的象牙质也曾担负过重要的皮肤感觉机能吧。
作为原始的鱼、异甲目的甲胃形成的皮骨,发展成各种各样的鱼鳞,除还变成牙齿外,而是头部的皮骨潜在皮肤之下。
这在棘鱼目的阶段中,可看到棘鱼目头部的皮骨变成鳞而留在体表和潜入皮下。
在被看作是棘鱼目子孙的软骨鱼目和硬骨鱼目之中,软骨鱼目(包括现存的种)虽然头部的盾鳞还留在体表。但在硬骨鱼目中,头部的鳞潜在皮下,变成头盖骨,而且,变成眼睛的周围,颚、鳃的软骨的周围,鳃盖及其后方的骨。即,这就是硬骨鱼头没有鳞的秘密。
最古老的骨是什么?
软骨本来是以糖蛋白质为主要成分的组织。与此相反,所说的“硬骨”主要是由磷酸钙微晶组成的,但在生物学中只把硬骨称为“骨”。
在脊椎动物中,外骨骼从一开始就是骨。与此相反,内骨骼则是从软骨开始的。
软骨鱼类的内骨骼,就连现存种从前也是软骨。因为它与硬骨鱼不一样,头部的鳞没有潜在皮下。所以,软骨鱼保护脑的头盖及颚、仍是内骨骼的软骨。
但在硬骨鱼中。鳞潜入皮下,除变成象头盔那样包住软骨头盖形状的骨之外,还有包住颚的软骨。而且内骨骼还会逐渐从软骨向硬骨转换。由此,花费在承担体重而向陆上生活的可能性开始了。
硬骨鱼的头部及其附近从皮骨起源的骨,在两栖类中,继承了头骨和锁骨。就连我们哺乳类,这也没有变化。因此,头骨、锁骨和牙齿一起,被追溯为最古的鱼、异甲目的甲胃,所以三者可称为最古老的骨。
象这样的外骨和内骨,在进化上的不同起源,还存在我们的产生过程中。在外骨骼起源的头骨方面,是在组织中突然形成骨开始的。与此相反,在内骨骼的背骨及手足的骨方面,是先产生软骨,其后才换成硬骨的。
两个系统的骨骼,如今在我们体内,因此演奏着不同的历史曲调。
陆上动物皮肤也能形成外骨
且说,那么硬骨鱼头外的皮骨,即鳞,陆地上的动物的命运,又如何呢?
就连爬虫类等也有“鳞”,但这是其他东西。虽然同样是皮肤,但不是真皮。而最外层表皮的角质层能变得较厚,这就是蛋白质鳞,即“角板”,就连鸟的足或老鼠尾巴也如此。
在龟的龟板中,证实了那样的角质层是在真皮中呈现的骨板,并证实了这些动物、从真皮形成皮骨的能力并未丧失。
从上述追寻的进化史来看,硬骨鱼的头为何无鳞,不是自然而然地理解了吗。
最早的鱼类,全身披着各种各样的骨板。骨板变成原始的鳞,而在口腔内侧表面凹陷部,变成大的牙齿。
另外,在硬骨鱼的进化系统中,头部的皮骨潜入皮下而发展成头骨等,而头的表面就看不到鱼鳞了。对于陆上动物,头骨越发固执的发达,后方的鳞都退化消失了。
这就是长达5亿年脊椎动物外骨的进化史。鱼的鳞现在残存在我们头内,并保护着大脑。