咬食最初從水生物種進化而來

國芝加哥大學的一項化石研究發現，生存於泥盆紀晚期早已滅絕的早期魚類——提塔利克魚在進食過程中既能咬又能吸，類似於現代的魚。此項發表在《美國國家科學院院刊》上的研究証明，咬食最初是從水生物種進化而來，之后才被改用於陸地。

論文高級作者、芝加哥大學生物學與解剖學教授尼爾·舒賓博士說，提塔利克魚的扁平顱骨讓人聯想到鱷魚，它是一種“正處於從水上生命過渡到陸地生命的‘風口浪尖’的物種”。研究其化石遺跡可為了解陸地生命最初的主要特征如何演變提供新的見解。

研究人員解釋說：“水與空氣不同，它更稠密、更黏稠。這給首次離開水域踏上陸地的動物帶來獨特的問題，包括運動、繁殖、維持體內平衡、感官信息處理以及進食方面的挑戰。如果你不能自己在陸地上進食，你又怎麼能在陸地上存活？”

大多數水生脊椎動物使用吸食來將獵物送入口中。為了產生吸力，許多種類的魚可以橫向擴展其顱骨，張開嘴巴並產生負壓。顱骨相對於彼此的這種運動被稱為顱運動。

研究人員稱，吸食在陸地上是無效的，因為它無法遠距離起作用，而且很難建立吸取食物所需的壓力密封。因此，陸生脊椎動物不得不轉向其他方法來捕獲獵物。但是表明這種轉變如何發生的化石証據有太多，遠非從鰭過渡到肢體那麼簡單。於是，他們專門研究了提塔利克魚顱骨中將骨頭集合在一起的骨縫，以觀察顱骨的使用方式。

研究小組使用了先進的新型計算機斷層掃描（CT）分析來對提塔利克魚顱骨的形態進行詳細檢查，鑒別出其他技術未曾發現的滑動關節等關鍵新特征，滑動關節為動物橫向擴展其顱骨以產生吸力提供了必要的顱運動。

研究人員注意到，提塔利克魚與鱷魚的顱骨存在明顯相似之處，鱷魚是一種“活化石”物種，以前被認為僅使用橫向捕捉動作捕獲獵物。在2019年的一項研究中，研究人員發現，鱷魚在進食時可以同時使用側向咬合和吸力，這要歸功於其顱骨獨特的滑動關節，有助於在咬食時產生吸力。

這些相似之處使研究人員相信，提塔利克魚也可能以同樣的方式進食，這表明這種適應性可能在動物移居陸地很久之前就進化完成了。舒賓博士說：“真正令人驚訝的是，四足動物在陸地上使用的每一項創新，每一項發明，最初都以某種形式出現在魚類中，包括肺、附肢，現在則以進食的形式出現。”

更好地了解提塔利克魚的生物學特征和行為，除了幫助人們了解魚類祖先的進化之外，還可以為解剖結構和發育提供新的見解。在分析提塔利克魚顱骨的運動范圍時，似乎移動最多的3根骨頭最終進化整合為哺乳動物耳中的骨頭。

研究人員表示：“提塔利克魚的那3根骨頭是我們用來聽聲音的。現代哺乳動物還維持著那麼一點顱運動學！”