先有鸡还是先有蛋?

这是亚里士多德提出的哲学悖论:鸡由蛋孵化而来,蛋又由鸡所产。因此这个无限序列找不到起始点,正如我们不知道宇宙的开端。

不过对生物学家而言,哲学悖论姑且不提,鸡和蛋的先来后到当然是可以说明白也值得展开讲的科学话题。

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首先,哲学家口中的鸡显然是人类饲养、奉献肉蛋的家鸡。鸡的驯化起源于约8000年前的东南亚地区,最初用于仪式,后来出现了斗鸡和宠物用途的品种,以蛋鸡和肉鸡为代表的现代商业鸡品种是过去百年间人类对各种本土鸡进行选择性交配而培育得到的。

从演化生物学层面讲,我们可以将第一只鸡定义为第一只鸟。鸟类演化始于侏罗纪。

根据现有证据,学界认为最早期鸟类源自兽脚亚目恐龙的演化支,即近鸟类,并常将生活在1.5亿年前、介于兽脚类恐龙和鸟类之间的“过渡物种”始祖鸟视作鸟类之祖(属于近鸟类下的初鸟类)。

6600万年前,4种早期鸟类谱系在小行星撞击事件中幸存,后演化为以鸵鸟为代表的地走鸟类(古颚下纲)、水禽(雁形目)、地栖鸟类(鸡形目)以及“现代鸟类”(新鸟小纲,占现存鸟类的95%)。

现有证据表明,包括始祖鸟在内的绝大多数恐龙以下蛋方式繁殖后代。从这个意义上说:先有蛋,后有鸡,而且鸡祖宗的蛋比鸡早出现至少近2亿年。

2019年,一个国际科研团队在阿根廷、中国和南非发现了有1.95亿年历史的恐龙蛋化石。这成为了化石记录中最古老的恐龙蛋,来自体长4~8米、长颈食草的蜥脚类恐龙。

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1.95亿年前的蜥脚类恐龙蛋化石

但上述比较方式显然对鸡太不公允。拿自己和自己祖宗的蛋去比,就好像用前朝的剑斩本朝的官,太过牵强。因此我们不妨调换思路,做一个更牵强的对比:人类发现的第一颗卵(受过精的那种)来自何方,人类发现的第一个能产卵的动物又生于何时?

这就变成了一个汇报学术界成果的问题。

据说,地球上第一个单细胞生物由海洋孕育,后来多个单细胞簇集结合,形成了第一个多细胞动物。显然,科学家无法通过化石或时光机认识第一个动物的样貌,但可以最大限度接近其原貌,因为它分裂出两个谱系,其中一支演化出以人类和恐龙为代表的绝大多数动物,另一支似乎以栉水母和海绵的极简形态仍存于世。

2023年,科学家于《自然》撰文,称已确定栉水母就是另一支谱系 “始祖”的后代,结构更简单、更近似单细胞生物的海绵,即多孔动物门,反被纳入最终出现人类的这一支。

换言之,栉水母是第一个从动物家谱中分离出来并开始独立演化的群体。当然,此项工作难以说服所有人,关于海绵和栉水母谁更接近动物始祖的争论仍将持续。

另需说明,我们常说的水母与栉水母在演化关系上相去甚远,前者归刺胞动物门,是“绝大多数动物”的一份子,后者独作栉水母门。

鉴于迄今发现的最古老海绵化石来自8.9亿年前(推测),最古老栉水母化石却只有5.25亿年历史,且二者都能进行有性生殖、产生受精卵,因此从考古层面看,8.9亿年前的海绵应被视作“第一只鸡”。

迄今发现的最古老受精卵(胚胎)化石来自我国贵州瓮安地区的陡山沱组地层内,名为笼脊球(Caveasphaera),估计约有6.09亿年历史,由著名古生物学家肖书海团队发现并于2000年撰文报道,后续工作表明,它很可能就是某种未蛋生的早期动物。

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研究人员使用 X 射线纳米断层扫描技术来展示笼脊球如何在包膜内发育;它看起来非常像胚胎

我们不妨就把它视为“第一个蛋”。如此看来,鸡在蛋先。

在上述比较中,我们将蛋等同于卵,这个操作会被演化生物学家鄙视,因为蛋获得了脊椎动物演化史上最革命性的特征——它是羊膜卵。不同于鱼类和两栖类必须产在水里、只有一层简单胚膜的卵,羊膜卵还具备三层外胚胎膜,包括外层的绒毛膜和内层的羊膜,以及尿囊膜,羊膜将胚胎包裹在充满液体的腔内,保护其免受机械损伤和干燥,绒毛膜利于气体交换,尿囊膜(和尿囊)既帮助胚胎呼吸,又存储其代谢废物。

鸡蛋是羊膜卵,蛇蛋和鸭嘴兽蛋也是,发育出胎盘的人类胚胎同样是一种羊膜卵。能以羊膜卵孕育后代的动物叫作羊膜动物。目前学界推测最早期羊膜动物是约3.4亿年前的Casineria Kiddi——状若小蜥蜴,由两栖爬行动物演化而来。

在演化生物学领域,“先有鸡还是先有蛋”等同于“先有羊膜卵还是先有羊膜动物”。此话怎讲?

关于羊膜卵的演化,学界存在两种假说。

一种是陆地起源说:陆生脊椎动物祖先原本生活在水里或水陆两栖,后来选择将卵产在陆地区域,为适应陆地环境,羊膜卵逐渐形成,成为动物离水登陆的关键。这就是所谓的先有蛋后有鸡。

另一种延长胚胎体内发育(EER)假说则认为,羊膜动物的祖先先脱离了水环境,在适应陆地环境过程中,演化出了保留胚胎于体内直至其发育到一定阶段方才产卵或胎生的能力——为便于胚胎与母体进行物质交换,精妙的羊膜卵应运而生。这便是先有鸡后有蛋。

2023年,南京大学姜宝玉团队联合国外科学家,报道了关于一块产于1.2亿年前地层内的羊膜动物胚胎化石的研究。该生物属于离龙类——一类已绝灭的、演化位置有争议的半水生双弓爬行动物。过往工作已证明离龙类普遍以胎生,即延长胚胎体内发育的方式繁殖,但难以确定它们可否归为羊膜动物;而姜宝玉等人的分析显示,胚胎标本处于发育晚期,其骨化特征属于典型的羊膜动物模式。

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离龙类化石

综上,这个离龙类胚胎化石成为了EER假说,即“先有鸡后有蛋”的重要案例。

当然,如作者团队所言,新论文是一项探索性工作,“只说明了传统的陆地起源假说并非铁板一块”,关于先有鸡还是先有蛋的争论和探究还将继续……

参考资料

https://www.nature.com/articles/s41598-021-81589-7

https://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_birds

https://www.utoronto.ca/news/eggshells-what-world-s-oldest-eggs-reveal-about-dinosaur-evolution

https://www.science.org/content/article/comb-jelly-ancestor-may-have-been-first-animal-branch-tree-life

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05936-6

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03773-z

https://www.nytimes.com/2019/11/27/science/fossil-embryo-paleontology-caveaspharea. html#:~:text=Mysterious%20609%2Dmillion%2Dyear%2D, embryos%20%E2%80%94%20or%20something%20else%20entirely. &text=A%20creature%20called%20Caveasphaera%20lived, resemble%20tiny%20grains%20of%20sand.

https://en.wikipedia.org/wiki/Amniote

https://www.nature.com/articles/s41559-023-02074-0

https://mp.weixin.qq.com/s/Q-2UqtdsenCmGp9T9URbZA

https://scit.nju.edu.cn/97/66/c10927a628582/pagem.htm

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