2014年10月，澳大利亞弗林德斯大學(xué)約翰•朗教授及其同事在《自然》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏研究員參與了該項(xiàng)工作。新的發(fā)現(xiàn)揭示了三億多年前泥盆紀(jì)一種披盔戴甲魚類的“私密生活”，證明體內(nèi)受精的生殖方式比過去所認(rèn)為的起源更早，可以追溯到目前所知最原始的有頜脊椎動(dòng)物類群之中。

　　脊椎動(dòng)物的受精方式可分兩種：體外受精和體內(nèi)受精。大部分現(xiàn)代魚類和兩棲動(dòng)物均行體外受精，而爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物則為體內(nèi)受精。因此，大眾的一般印象是，體外受精較為原始，而體內(nèi)受精是較進(jìn)步的受精方式。不過，軟骨魚類（鯊魚、鰩魚和銀鮫）是個(gè)反例，其雄性以發(fā)達(dá)的外生殖器鰭腳（clasper）將精子送入雌性體內(nèi)。

　　盾皮魚（placoderms）是一群包裹著骨質(zhì)“盔甲”的魚類，在泥盆紀(jì)（約4.2億年前~約3.6億年前）十分繁盛，演化出許多形態(tài)迥異的類群。過去曾經(jīng)認(rèn)為盾皮魚類是有頜脊椎動(dòng)物中一個(gè)絕滅的旁支，然而越來越多的證據(jù)，特別是2013年我國(guó)科學(xué)家描述的介于硬骨魚類和盾皮魚類之間的過渡化石——初始全頜魚表明，包括人類在內(nèi)的所有現(xiàn)生有頜脊椎動(dòng)物，都起源于盾皮魚類。

　　胴甲魚類（antiarchs）是一群最為古怪的盾皮魚類。它們的兩眼和鼻孔像潛望鏡那樣集中長(zhǎng)在頭頂，身體前半部包裹著笨重的骨甲，就連胸鰭也為具關(guān)節(jié)的外骨骼包覆，更類似節(jié)肢動(dòng)物的附肢而不像魚類的鰭。比起典型的魚來，胴甲魚類倒更像螃蟹一類的節(jié)肢動(dòng)物。

　　不僅樣貌奇特，胴甲魚類在演化上更具有重要的意義。最近的一些研究表明，胴甲魚類在盾皮魚類，乃至整個(gè)有頜脊椎動(dòng)物中處于非常原始的地位，與剛剛從無頜的甲胄魚類中演化出來的有頜脊椎動(dòng)物共同祖先相當(dāng)接近。

　　小肢魚（Microbrachius）是一種分布十分廣泛的胴甲魚類，在蘇格蘭、愛沙尼亞和中國(guó)都有化石發(fā)現(xiàn)。它長(zhǎng)得頭大身小，體長(zhǎng)一般只有幾厘米。小肢魚只是許多胴甲魚類中普通的一種，盡管早在19世紀(jì)它就已經(jīng)為科學(xué)界所知，但直到最近都沒有引起學(xué)者的多大關(guān)注。

　　近年來，朗教授和他的同事在對(duì)盾皮魚類的生殖方式研究中取得了一系列新發(fā)現(xiàn)，受到激勵(lì)，他們又開始興致勃勃地尋找胴甲魚類生殖方式的化石證據(jù)。在對(duì)大量的小肢魚化石進(jìn)行檢視后他們發(fā)現(xiàn)，有些小肢魚腹面軀體甲殼末端有一對(duì)奇怪的側(cè)枝，有些則沒有。這種側(cè)枝結(jié)構(gòu)與之前發(fā)現(xiàn)的褶齒魚類鰭腳十分相似。因此，它應(yīng)當(dāng)是雄性外生殖器的骨骼部分。而雌性小肢魚的化石則沒有這種側(cè)枝，取而代之的是一對(duì)骨板（圖1）。

　　雄性小肢魚的外生殖器向側(cè)面伸出，與身體幾乎成90度，由于僵硬骨骼的存在，其活動(dòng)性一定不佳。由于身披厚重的骨質(zhì)外殼，小肢魚也很難像蛇那樣糾纏在一起完成交配。據(jù)此，科學(xué)家推測(cè)了它們的交配過程：雄魚和雌魚并排而行，帶關(guān)節(jié)的硬質(zhì)胸鰭互相交挎，就像在跳“愛的舞蹈”，彼此擁抱。最后，雄魚將向側(cè)面伸出的外生殖器伸到雌魚身體下方，由雌魚用骨板夾持住，完成體內(nèi)受精過程（圖2）。

　　基于化石提供的一系列證據(jù)，我們現(xiàn)在知道，體內(nèi)受精的生殖方式在盾皮魚類，也就是原始的有頜脊椎動(dòng)物中廣泛存在，到了硬骨魚中次生性地消失，而在包括人類在內(nèi)的陸生脊椎動(dòng)物中，又再次演化出來。

　　雖然陸生脊椎動(dòng)物與盾皮魚的外生殖器并非嚴(yán)格意義上的同源，但分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)證據(jù)表明，陸生脊椎動(dòng)物的后肢與外生殖器在胚胎發(fā)育階段密切相關(guān)，且與魚類的腹鰭和腰帶受相同的基因控制。因此，包括人類在內(nèi)的許多動(dòng)物的“性福生活”，仍可以說是建立在億萬年前盾皮魚祖先演化出的身體藍(lán)圖之上。

　　圖1：小肢魚化石照片。由上而下第一排：雄性小肢魚化石及外生殖器；第二排：雄性小肢魚化石及未完全發(fā)育的外生殖器；第三排；雌性小肢魚化石及成對(duì)骨板。(朱幼安供圖)

圖2：小肢魚生態(tài)復(fù)原，示雌雄魚交配場(chǎng)景（Brian Choo繪）。