一条眨眼的鱼揭示了我们的祖先如何从水进化到陆地的线索

一种不寻常的眨眼鱼，弹涂鱼，一天中的大部分时间都在水面上度过，并提供线索，说明在我们祖先向陆地生活过渡期间眨眼的方式和原因。新的研究表明，这些两栖鱼类已经进化出一种眨眼行为，与我们眨眼的许多目的相同。结果表明，眨眼可能是大约375.<>亿年前进化到陆地上生活的一系列特征之一，四足动物是包括哺乳动物，鸟类，爬行动物和两栖动物在内的动物群体。

该研究于24月<>日发表在《美国国家科学院院刊》上，由宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授托马斯·斯图尔特和西顿希尔大学生物学助理教授布雷特·艾洛领导。

“动物眨眼有很多原因，”斯图尔特说。“它帮助我们保持眼睛湿润和清洁，它帮助我们保护眼睛免受伤害，我们甚至使用眨眼进行交流。研究这种行为最初是如何进化的一直具有挑战性，因为允许眨眼的解剖学变化大多在软组织中，而软组织在化石记录中保存得不好。弹涂鱼独立进化出眨眼行为，让我们有机会测试眨眼是如何以及为什么在一条经常离开水在陆地上度过时光的活鱼进化而来的。

为了了解弹涂鱼如何进化出眨眼的能力，研究人员用高速视频分析了这种行为，并将弹涂鱼的解剖结构与一种密切相关的不眨眼的水鱼的解剖结构进行了比较。弹涂鱼的眼睛从头顶凸出，就像青蛙的眼睛一样。为了眨眼，鱼会暂时将眼睛缩回眼眶中，在那里它们被一层称为“真皮杯”的弹性膜覆盖。弹涂鱼的眨眼持续时间与人类眨眼的时间大致相同。

“在弹涂鱼中眨眼似乎是通过现有肌肉的重新排列而进化而来的，这些肌肉改变了它们的作用线，也是一种新型组织，即真皮杯的进化，”Aiello说。“这是一个非常有趣的结果，因为它表明一个非常基本或基本的系统可以用来执行复杂的行为。你不需要进化很多新的东西来进化这种新行为——弹涂鱼只是开始以不同的方式使用他们已经拥有的东西。

为了揭示弹涂鱼在陆地上眨眼的原因，研究小组考虑了弹涂鱼在人类和其他四足动物中的作用。在人类中，眼泪对于保持眼睛中的细胞健康和含氧至关重要，因此研究人员分析了弹涂鱼是否也会眨眼以保持眼睛湿润。

“我们发现，就像人类一样，弹涂鱼在面对干眼时会更频繁地眨眼，”Aiello说。“令人难以置信的是，它们可以用眨眼来润湿眼睛，即使这些鱼没有进化出任何泪腺或导管。虽然我们的眼泪是由眼睛周围和眼睑上的腺体产生的，但弹涂鱼似乎将皮肤上的粘液与环境中的水混合在一起，产生泪膜。

研究小组还测试了是否可以触发弹涂鱼的眨眼以保护眼睛免受可能的伤害，以及眨眼是否可以清除鱼的眼睛上的灰尘或碎片。在这两种情况下，答案都是“是的”。因此，在弹涂鱼中眨眼似乎实现了人类和其他四足动物眨眼的三个主要功能——保护、清洁和保持水分。

“我们的研究考虑了一条活鱼的行为和解剖结构，这种鱼经历了与最早的四足动物一样的陆地生活过渡，这有助于我们重新想象这些早期四足动物如何以及为什么可能眨眼，”Aiello说。“有机会研究这种行为最初是如何以及为什么进化的，提供了一个绝佳的机会，可以更多地了解人类的现状，并让我们深入了解与动物历史上的重大转变相关的变化 - 比如居住土地。

Aiello解释说，眨眼是人类和其他四足动物整天都在做的事情，通常甚至没有注意到它的发生。他说，尽管眨眼是一个微妙的动作，但实际上非常复杂和迷人，因为它是一种可以执行多种功能的单一行为，这些功能对脊椎动物眼睛的健康和安全都至关重要。

“向陆地生命的过渡需要许多解剖学变化，包括进食，运动和呼吸空气的变化，”斯图尔特说。“基于弹涂鱼眨眼的事实，它完全独立于我们自己的鱼类祖先进化而来，在我们自己的血统中具有许多与眨眼相同的功能，我们认为这可能是四足动物适应陆地生活时进化的一系列特征的一部分。