張鈞翔/沒有下巴的無頷魚
炎炎夏日,很多人喜歡到燒烤店點個魚下巴,配上啤酒,無比暢意!那麼你可知道在魚類的演化史中,曾經出現過沒有下巴的魚!牠們是無頷魚類(Agnatha),是地球上最原始、最古老的脊椎動物,最大的特徵就是沒有上、下頜骨。
回到5億多年前的古生代海洋,寒武紀大爆發出現了各種奇特的動物,在廣大的海底花園,海百合占據礁體,伸展花朵羽毛般的腕;腕足動物盤據海床,鋪展如一片綿延的貝殼原野;三葉蟲在沉積物表面爬行,各式各樣的軟體動物、棘皮動物與節肢動物,共同構成熱鬧而複雜的海底世界。而當視線從海床慢慢向上移動,進入廣大的水層,卻突然可見一群貌似魚形的動物,牠們是地球上第一批真正能游泳的脊椎動物。
從漂流到游動,無頷魚登場
在雲南澄江生物群中所發現的5億3千萬多年前的海口魚(Haikouichthys),從保存精細的化石中,可以辨認出沿著身體延伸的脊索、規律排列的分節肌肉,以及集中於身體前端的感覺構造。牠們沒有上下頜骨,口部呈現圓形吸盤狀,在口部兩側有成列的裂縫或孔洞所形成的鰓裂;已經有明顯的頭部,卻沒有下巴,水流能通過口部與鰓裂,以進行呼吸作用氣體交換;雖然沒有魚鰭,但是分節排列的肌肉收縮,可以讓身體左右擺動,並產生向前游動的力量。
這群原始的魚類,身體開始有了明確的前後分化,牠們不再只是被動地隨著水流漂流,而能主動控制身體、辨識環境與尋找食物,甚至可以避開危險。如此一來,牠們可以進入廣大的水域空間,海洋不再只是平底花園,從海床、礁體到立體的開放水層,不同生物開始占據不同的生態位置。捕食與被捕食的關係更加複雜,一場漫長的演化競賽就此展開。
那麼,沒有下巴的魚,該如何捕食呢?既然牠們的口部不能像現代有頷魚類一樣上下咬合,攝食方式會受到相當大的限制,捕抓起獵物可能也不具備威脅性。從化石口部位置、頭部形態與所保存的沉積環境推測,早期的無頷魚可能是吸取沉積物表面的有機碎屑與微小生物,也可能利用水流取得懸浮食物。然而從更多的化石證據中顯示,古生代無頷魚並不是一群形態與生活方式相似的原始魚類,牠們其實是相當多樣!
穿脫盔甲,無頷魚的大歷史
從4億多年前的奧陶紀開始,直到3億多年前的志留紀與泥盆紀,海洋中出現大量身體表面覆蓋骨質構造的無頷魚類。披著骨甲統稱為甲胄魚(Ostracoderms)。牠們的頭部與前軀幹包裹著厚重外甲,像是骨甲魚、盔甲魚、花鱗魚,沒有成對的魚鰭,只有可以擺動的尾巴,游泳時無法靈活轉彎或保持平衡,只能在水底緩慢滑行,用吸塵器一樣的口器吸食泥沙中的有機物。甲胄魚把自己打造成具有高防禦力的水底坦克,成功抵禦像海蠍等巨大的海洋捕食者。
然而,泥盆紀晚期,地球卻經歷了一連串重大環境危機,3.59億年前的漢根堡事件(Hangenberg Event),陸地植物快速擴張,根系深入土壤,加速岩石風化,大量的營養物質由河流輸入海洋,使浮游生物、微生物大肆生長。在大量消耗氧氣之下,加劇了海洋缺氧,珊瑚礁生態體系因此衰退,許多海洋生物受到嚴重衝擊,導致75%的海洋生物物種消失,繁盛一時的甲胄魚類也退出了生命演化的舞台。
時至今日,地球上仍存活的無頷魚類(Agnatha),已經完全脫去了沉重的骨甲,演化出光滑黏溜的長條狀身體,牠們是圓口綱(Cyclostomata)的深海清道夫──盲鰻,以及高效寄生吸血的七鰓鰻,保留了脊椎動物最原始的身體構造,牠們是極具研究價值的「活化石」,也為無頷類家族留下了最後的血脈。
●「古生物風雲」為生活副刊SDGs專題,由張鈞翔博士以淺白的科普敘事,帶領讀者從生命起源探看到人類世,展現地球生命的壯闊、轉折與演化歷程。