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美人鱼的下半身可能是鱼,也可能是海洋哺乳动物。
接下来我将系统的分析,美人鱼的演化过程,解答,如果美人鱼真的存在,会是什么样子?它们的生理结构是怎么样的,下半身长什么样,鱼型美人鱼和哺乳型美人鱼分别是怎样的进化过程。
美人鱼如在,会长什么样子?
1870年代后期,美国外科医生布莱克对神话生物的非常着迷,这或许和他从小挖掘尸体来,解剖学习人体结构有关。
他不仅提出过「如果美人鱼、牛头怪是人类祖先该怎么办?」的奇怪问题,还画了一本关于神话动物的解剖手册。
这些手册,最终和他带有神秘色彩的虚构自传一起出版,命名为:
《复活主义者(掘墓者):斯宾塞·布莱克博士的失落作品The Resurrectionist:The Lost Work of Dr. Spencer Black》[1]。
这是布莱克笔下的美人鱼生理结构:
这些美人鱼展现出发达的腰腹肌肉,体态和鱼鳍都呈现出对流体力学的适应。这些假设可谓是相当大胆,但又不乏严谨细腻。
布莱克生活的年代,达尔文的《物种起源》才刚刚发表十多年,他大概率受了一定影响,他的这些手册涉及到一定的演化原理,但并不多。
很明显啊,这些美人鱼的骨骼结构是由哺乳动物和鱼类拼凑起来的。
鱼类起源于5亿年前,以昆明鱼为代表[2]。
真兽类哺物动物起源于1.6亿年前,以中华侏罗兽为代表[3],中间足足有着3.4亿年的亲缘差距。
再加上,水生和陆生的迥异环境,鱼类和哺乳动物的生理结构啊、骨骼系统啊,都有着巨大的差异。
要存在美人鱼,那就需要走两条单独的演化路线,要么是鱼类路线,要么是哺乳动物路线。
现代人所想象的美人鱼的样子,基本上也是这两种路线。当然,还有离谱的这种路线(真鱼头下半身),以及这种路线(似人鱼头)。
不过,后两种一般称为鱼人,而不是美人鱼。
不同的演化路线,也就决定了美人鱼有着不同的下半身。
美人鱼的下半身究竟长什么样?
我们先来看第一种情况,如果美人鱼的下半身是鱼的身体,也即鱼型美人鱼。
法国生物学科普作家帕纳菲厄(让-巴普蒂斯特·德·帕纳菲厄)等人[4],绘制的《博物学家的神秘动物图鉴》,里面的美人鱼便是鱼型美人鱼,它们通过鱼鳃进行呼吸。
雄性美人鱼被称为特里通,由于是雌性狩猎,因此雄性十分罕见。
雌性往往通过优美的歌喉吸引水手,然后进行猎杀。
由于是鱼型下半身,很明显这类美人鱼的肠道、尿道,以及生殖道是一体的,一起组成了泄殖腔,它们很有可能通过体外受精繁殖。
当然,这也并不绝对,因为一些鱼类同样会交配,进行体内受精。
4.3亿年前的古老盾皮鱼中,就有一部分鱼类演化出了交配行为。
例如,胴甲鱼目的小肢鱼[5][6],便是最早进行体内受精的鱼类之一。雄性小肢鱼腹部,长着一对与腹鳍同源的生殖器。当与雌性进行交配时,精液会顺着生殖器(上)的沟槽进入体内。
一些盾皮鱼甚至还发展出了卵胎生,不仅幼鱼在体内孵化,甚至还和某些鲨鱼一样,有了接近哺乳动物的脐带和卵黄囊。
大约在4.2亿年前,盾皮鱼就分别演化出了软骨鱼和硬骨鱼,鲨鱼、鳐鱼为首的软骨鱼继承了交配行为、体内受精,还有部分继承了卵胎生。
硬骨鱼这一支反而没有继承这样的繁殖方式。它们演化出体内受精,都是两栖动物后期才出现的。
因此拥有交配行为的鱼型美人鱼,下半身可能更加接近鲨鱼的形态。
考虑到有一种说法认为美人鱼无法上岸,或者上岸后会变成泡沫。这或许印证了它们的鲨鱼形态,毕竟软骨的强度大大低于硬骨,它们上岸后,很有可能因为身体挤压内脏而身亡。
当然,如果它们是能够上岸的话,不排除它们的软骨像硬骨鱼那样,经历了骨化过程,变成了硬骨。
接下来我们来看看第二种情况,哺物动物下半身的美人鱼,也即哺乳型美人鱼。
现代人一般认为儒艮和海牛是美人鱼的原型,越来越多的人认为美人鱼是哺乳动物,有着鲸型下半身。这样的形象在很多插画、游戏,影视作品中越来越常见。
恐龙灭绝后,虽然真兽类哺乳动物都发展出了外生殖器,但鲸类这一支为了适应海洋生活,生殖器官再次收纳进入了腹部,演化出了专门的生殖裂。因此美人鱼光滑下半身,是非常合理的生理特征。
除此之外,它们与鱼型美人鱼最大的区别,还在于尾巴的区别。
鱼型美人鱼的尾巴是左右摆动的,哺乳型美人鱼的尾巴是上下摆动的。之所以有这样的区别,秘密就在我们的脊椎上。
这是鱼类的骨骼,整体呈现梭形,它们的脊椎连接紧密,而且还有脊索存在,因此摆动的幅度并不大。还有它们的骨骼和这个鱼翅的上下分布,也决定了它们得脊椎是左右摆动的方向[7]。
鱼类登陆演化为陆生四足动物后,一开始都是左右摆动,时至今天,爬行动物基本上都是左右摆动脊椎的,而且随着脊索的消失,脊椎连接的改变,左右变动的幅度变得越来越大。
但这样的运动方式,进行快速运动时都会面临一个非常尴尬的问题[8]。
由于它们没有膈肌,是通过胸腔周围的肌肉压缩肺部来进行呼吸的。
因此高速奔跑时,肌肉快速挤压肺部,会使得它们无法正常呼吸。所以它们总是憋气奔跑,跑一段时间再停下来换气。
后来随着四肢演化得越来越强壮,开始朝着腹部集中,然后开始抬起了身体。哺乳动物这一支也发展出了膈肌,恐龙演化出了双呼吸。
呼吸和运动方式改变了,它们就可以一边奔跑,一边自由呼吸啦。
然后随着身体抬高,早期四足动物那样左右摆动的运动方式,就严重影响了奔跑速度,变成了不利于生存的特征。因此经过不断淘汰,被环境筛选出来的后代,脊椎左右摆动的幅度就退化了,恐龙和哺乳动物都演化出了可以大幅度上下摆动的脊椎。
脊椎对步态的适应,是一种生物力学的优化。不仅可以让它们在奔跑的时候身体保持姿势稳定,减少额外的体能消耗。脊椎还可以如同弹簧一样,储能和释能,提高体能的利用效率。
正是这个原因,因此无论鲸类还是海狮、海牛、企鹅,即便重返海洋后,游泳时的脊椎都是上下摆动的。
所以,哺乳型美人鱼的尾巴自然是应该上下摆动的,它们下半身有着发达的肌肉,大大的尾鳍中,也像鲸一样没有骨骼。
从这个角度来看,布莱克的画作还是有着一定科学性的。
那演化出美人鱼,总共需要几步?
还是先来看第一种,鱼型美人鱼。
如果美人鱼是鱼演化出来的,也就意味着,拥有人形上半身的它们,不可能是从海底演化出来的。这种高阻力的上半身,与流体力是学相悖的,和演化压力是相反的。而它们的下半身保持鱼的形态,那就说明它们是无法离开水源的。
它们的下半身保持高度的流体力学适应,这样我们就可以下一个这样的结论,这一支美人鱼的祖先,最接近的形态是这样的:
这是正在登陆的提塔利克鱼,生活在3.75亿年前,处于鱼类和(早期)四足类动物之间的过渡类群[9]。
它们已经演化出了肺和内鼻孔,我们可以想象,有这样一支提塔利克鱼:
它们没有赶上3.6亿年前的上岸机会,一直等到大量肉鳍鱼登陆成功后,它们都没有成功。因此被根齿鱼等巨型肉鳍鱼,以及大型两栖动物夹在了生态位中间,重新下海也不是,继续登陆也不是。
因为生活所迫,它们不得不在这个特殊的生态位上持续演化。
一方面,它们的下身强化了游泳能力,再次发展成为鱼型形态。上半身则朝着陆生动物方向形态发展。强有力的尾巴在浅滩提供动力,四肢用来支撑身体。
它们朝美人鱼方向演化的过度形态,可能非常接近于鳄鱼。
因为环境和食物的变化,它们中的一支可能朝着抓握的方向发展,从而发展出发达的上肢。上肢和身体肌肉异常发达后,随着下肢作用降低,那就可能退化掉了。
不过,这种美人鱼的最终形态可能是这个样子:
很难演化出符合人类审美的形象。
网上流传的大量“真实”美人鱼的恐怖形象,或许可以认为,是这种美人鱼的同科动物。
第二种,哺乳型美人鱼。
这种美人鱼的演化时间,不可能太早也不可能太晚。
6500万年前,天降神罚,恐龙王朝覆灭,同时消失的还有大量海爬巨兽。海洋留下大量的生态位真空,正等待未来海洋霸主的到来。
4000万年前鲸类的祖先劳氏兽开始水陆两栖,一支演化出了今天的河马,一支演化出巴基鲸,巴基鲸通过500万年的时间就演化出了完全适应水生环境的龙王鲸。从此,鲸成功晋升为全新的海洋霸主[10]。
如果美人鱼祖先下海过早的话,由于生态位真空,会趋同演化成另外一种“鲸”。而且早期哺乳动物的抓握能力还不够强,过早下海也很难演化出人型双手。
当然,过晚登陆也不行。虽然鲸的演化速度相当惊人,500万年的时间就演化出了龙王鲸,但是龙王鲸它还还保留了后肢啊[11]。
关于人类演化,有个古老的学说——海(水)猿说[12]。海(水)猿说认为,400万年前,人类进入海洋生活,所以才演化出皮肤的裸露。这个说法,后来也逐渐被用来为美人鱼的演化背书,认为其中一支海(水)猿没有上岸,演化成了今天的美人鱼。
且不说海(水)猿说没有任何依据,400万年也不足以让美人鱼演化出完全的鲸型下身。
考虑到美人鱼面孔和人类几乎一样,它们的祖先也不能和人类,有太大的亲缘差距。
由此我们可以推断啊,美人鱼祖先最理想的下海时间是,2000万~3000万年前,与猴科和人猿总科有着共同祖先,属于旧世界猴,简鼻亚目,拥有三色视觉,已经拥有对生的大拇指。
埃及猿可能接近它们下海时的形态[13]。
不过,一开始它们是海树两栖的杂食动物。它们会进入海岸的树林摘水果,也会下海捕鱼。因此它们的攀爬能力得到保留,下半身则逐渐适应水环境而发生了变化。
随着下肢退化,它们上肢的抓握和攀爬能力反而增强,与类人猿发生了趋同演化,同样演化出了更长的大拇指,不仅双手的抓握能力进一步增加,灵活度也大大增加。
随着全球变冷,海洋(森林)退化,它们不得不完全进入海洋生态位。体型不大的它们,没有锋利牙齿,不得不团结族群,成为了群居动物,它们制造标枪在浅海狩猎。双手需求的增加,使得它们的双手朝着更加灵活的方向继续发展。
双手发展那就刺激了大脑进步,使它们演化成了高智力的动物。不过整个过程很漫长,大约经过1000多万年的完全水栖,它们最终退化下肢,演化出了完全的鲸型下半身。
在一些传说中,美人鱼是拥有鳞片的。可以认为这些鳞片是类似于穿山甲,来源于角质层的鳞片(角质鳞),和起源于真皮层的鱼鳞(骨质鳞)是完全不同的[14]。
它们之所以演化出鳞片可能和残酷的种内竞争有关。种内竞争也导致一支美人鱼进入了深海,演化成了深海动物,一支则在海岸边缘与人类发生了一场特殊的趋同演化。
在古猿演化成人的过程中,这些美人鱼专性掠食古猿为生,通过声音或形象吸引古猿。经过数百万年的演化,它们的形象和声音最终和人类几乎一模一样,有了非常吸引人类的特征,尤其是异性。
为了生存,它们也和抹香鲸之类的鲸鱼一样,掌握了深潜能力,主要在深夜时来到浅海狩猎。或许正是因为它们的食性过于特化,因此它们成为了稀缺物种,最终濒危或灭绝。
而深海的那一支,则可能在高海洋压力的环境中,演化成一群恐怖生物。
虽然地球上并不存在美人鱼,但或许在某个外星文明中,它们是可能真实存在的。
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《参考文献》
[1] Hudspeth, E. B. The Resurrectionist: The Lost Work of Dr. Spencer Black. Quirk Books, 2013.
[2] Xian-Guang, Hou, et al. "New evidence on the anatomy and phylogeny of the earliest vertebrates." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 269.1503 (2002): 1865-1869.
[3] Luo, Zhe-Xi, et al. "A Jurassic eutherian mammal and divergence of marsupials and placentals." Nature 476.7361 (2011): 442-445.
[4] 法 帕纳菲厄 Panafieu, Jean-Baptiste de.博物学家的神秘动物图鉴:新版[M].四川科学技术出版社,2020.
[5] Jun-Qing, W. A. N. G., and Z. H. A. N. G. Guo-Rui. "New material of Microbrachius from Lower Devonian of Qujing, Yunnan, China." Vertebrata PalAsiatica 37.03 (1999): 200.
[6] Cressey, Daniel. "Fossils rewrite history of penetrative sex."
[7] Jones, Katrina E., et al. "Adaptive landscapes challenge the “lateral-to-sagittal”paradigmfor mammalian vertebral evolution." Current Biology 31.9 (2021): 1883-1892.
[8] Bian, Xue, et al. "Simulations with Australian dragon lizards suggest movement-based signal effectiveness is dependenton display structure and environmental conditions." Scientific Reports 11.1 (2021): 6383.
[9] Lemberg, Justin B., Edward B. Daeschler, and Neil H. Shubin. "The feeding system of Tiktaalik roseae: an intermediate between suction feeding and biting." Proceedings of the National Academy of Sciences 118.7 (2021): e2016421118.
[10] Geisler, Jonathan H., and Jessica M. Theodor. "Hippopotamus and whale phylogeny." Nature 458.7236 (2009): E1-E4.
[11] Gingerich, Philip D., B. Holly Smith, and Elwyn L. Simons. "Hind limbs of Eocene Basilosaurus:evidence of feet in whales."Science 249.4965 (1990): 154-157.
[12] Langdon, John H. "Umbrella hypotheses and parsimony in human evolution: a critique of the Aquatic Ape Hypothesis." Journal of Human Evolution 33.4 (1997): 479-494.
[13] Simons, Elwyn L. "New faces of Aegyptopithecus from the Oligocene of Egypt." Journal of Human Evolution 16.3 (1987): 273-289.
[14] Ahamed, Mohammad Kaiser, Hongxu Wang, and Paul J. Hazell. "From biology to biomimicry: Using nature to build better structures–A review." Construction and Building Materials 320 (2022): 126195.