们哺乳类的祖先和两栖类、爬行类、鸟类的祖先一样,来自海洋。在最初的脊椎动物——某些鱼类爬上陆地之前,地面应该是虫恐患者的噩梦。- m; e' n% c2 B6 o( m: O& w
2 |, V8 s/ J1 U D5 v图片来源:pixabay- r* }0 F1 Z2 t! g# b9 c
X, b- j, ]# t各种各样的无脊椎动物在更早的几百万年前登陆,类似马陆和蜈蚣状的虫子四处漫步。 6 V1 [* B8 f) r0 I/ C! x/ f8 @8 O$ W! M 9 b2 {' [' n8 L! g7 _1 d这个虫恐噩梦在3.85亿年前发生改变。那时,一些鱼类已经具备强壮的鱼鳍,长出指节,它们逐渐离开海洋。地上的虫子无法与这些庞大的脊椎动物抗衡,成为无助的食物。时间继续,这些登陆的海洋动物——最初的四足动物——开枝散叶,发展出我们熟悉的两栖类、爬行类、鸟类,以及哺乳类。 , F6 N1 A: j- ~, C7 b $ b# B0 p& I. n A+ e! B如果没有离开海洋的壮举,也许之后的一切都不会发生。) `' U: D% a; j: U. W
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问题是,是什么让这些鱼类脱离了熟悉的海洋?是为了逃避天敌的追捕,还是受到岸边食物的诱惑? , o+ Y8 K2 [& ^! A6 K 0 c+ D& D. y1 r# p( d2017年,西北大学学者提出一个新观点:看到远方也许是鱼类离开海洋的助力之一。而拥有更广阔的视野将深刻影响动物的行为。 j3 ?" P0 g6 _6 \. g
* U1 {* v: Y* P I2 L5 ^虽然鱼类早已拥有视觉,但水下环境无法让它们把视力物尽其用。即使是在阳光充足的水面下,能够观测到的视野体积只是在空气中的一百万分之一。 " K. w! ~! N# e" w/ a$ i, N1 @- U4 V* A! l* g5 w
由下至上反映出鱼类视野可能的演化过程:眼睛由两侧移至中间,视野向水面以上发展。图片来源:参考文献2' q( d n; R7 q! L
. m! i* A- c$ L: N5 \1 X根据化石材料,在鱼类登陆的过程中,眼部结构的改变让它们越来越多地享用到视觉带来的好处。在大约3.9亿至2.5亿年前,一种先进的鱼类——希望螈目(elpistostegalians)——逐渐脱离水生。化石测量显示,它们的双眼尺寸增长到原来的3倍,这意味与视觉能力息息相关的瞳孔大小出现增长。与此同时,和其他一些鱼类一样,它们的眼窝由两侧移到头部顶端。在这个位置,鱼可以通过贴近水面,看到水面之上的虫类猎物,甚至把眼睛探出水面。 * T; u" r. H5 F" V - d6 ^7 j' ?7 i' Y, `根据推测, 最初的四足动物过着鳄鱼般的生活。它们有区别于鱼鳍的四肢,但并未完全脱离水生。 3 g" v [, W7 c' n, c. d4 x2 `& ^- n( C5 {& i. H8 I
水下的希望螈目鱼类,能观测到1个体长范围内的情况。但是在空气中,动物可以观测到超过100个体长的距离。根据模型测算,如果把希望螈目眼睛尺寸的增长考虑在内,登陆后视野体积是原来的500万倍。 4 H8 O a% Q/ v1 t5 m# l; ]! s5 P! [* E
看到更远的地方,让复杂决定的出现成为可能。如果一只动物只能看到附近的事物,这意味它们大部分行为是对即将发生的刺激做出反应,而不是计划。攻击附近的猎物、躲避捕食者的突袭,可能是水下动物生命中最重要的决定。但当动物彼此间有了长程感知,它们就必须设计精巧的埋伏和捕猎,制定复杂的计划。动物中仅存在两种长程成像系统:视觉和回声定位,而后者很晚之后才在哺乳动物中出现。! g: f! K. u+ z4 f
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在现生的鱼类和两栖类动物中,存在一种强大的应激本能。这一系统由毛特纳神经元(Mauthner neuron)发起,能够让动物在4微秒左右对刺激做出反应,比如逃生。但之后出现的脊椎动物已经舍弃了这一神经回路,因为视觉可以预知危机。 9 V l! b* K1 x# r" Z+ A6 j) i. H0 u, J0 F' k" e
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