7月26日星期四，新的英文科学博客网络SciLogs.com正式上线。SciLogs.com，Nature Network博客的新家，是国际SciLogs博客集合的一部分，该集合已存在德语、西班牙语和荷兰语版本。为庆祝NPG科学博客家族的这一新成员，NPG的一些博客正在发布关注“开端”的博文。
参与本次跨网络博客节的有nature.com的Soapbox Science博客、Scitable的学生之声博客以及来自SciLogs.com、SciLogs.de、Scitable和Scientific American的博客网络。加入我们，探索对“开端”的各种解读——从干细胞等科学例子到发表第一篇论文等初次经历。您也可以通过使用#BeginScights标签在社交媒体上关注和参与讨论。——Bora
起初，大地混沌，空虚，深渊上是黑暗。一个巨大的气体和尘埃云坍缩，形成了我们的太阳系。行星在星云旋转中形成，被附近的一颗超新星搅动，中心最快速的粒子压缩点燃，成为我们的太阳。大约45亿年前，熔融的地球开始冷却。与彗星和小行星的剧烈碰撞带来了生命的液体——水——云和海洋开始成形。直到十亿年后，第一个生命才出现，为大气带来了氧气。在接下来的数十亿年里，单细胞生物融合，成为多细胞生物；身体结构多样化并辐射，爆发成各种无脊椎动物。然而，所有这些丰富和生命都局限于海洋，而一片广阔富饶的陆地却无人使用。大约5.3亿年前，有证据表明蜈蚣状的动物开始探索水上世界。大约4.3亿年前，植物和菌类开始殖民荒芜的土地，创造了富含食物和资源的陆地，而鱼类则从海中的祖先脊椎动物进化而来。又过了3000万年，那些史前鱼类才爬出水面，开始了我们今天所处的进化谱系。要理解我们所知的生命，我们必须回顾我们的起源，并理解我们的祖先是如何勇敢地探索一个全新的水上世界的。这对于鱼类来说是一小步，但对于动物界来说是巨大的一步。不过，看看现代鱼类，就能不难想象它们缓慢适应离开海洋的生活。就在前几天，我还在喂我的宠物蝎子鱼Stumpy，它出乎意料地缓慢而有意识地朝着食物爬去。
许多鱼类表现出与第一批四足动物相似的特征：这些四足动物是勇敢地踏上陆地的第一批四肢脊椎动物，是古代鱼类的直接后裔。Stumpy的许多亲戚，包括鲉鱼，都以其“行走”行为而闻名。同样，弹涂鱼在解剖和行为上都已适应了在陆地上生存。它们不仅可以用鳍从一个地方跳到另一个地方，还可以像两栖动物一样通过皮肤呼吸，这使得它们在离开浅水池后也能生存。行走的鲇鱼的呼吸系统发生了巨大的变化，以至于它们可以在水外生存数天。但所有这些都只是对第一批四足动物如何开始的粗略 vistazo，因为这些动物都没有完全适应陆地生活。要理解四足动物是如何完成如此壮举的，我们必须首先理解它们在海底生活和等待它们的陆地之间的障碍。
生活在空气中而非水中充满困难。运动是一个问题，尽管许多谱系的进化已经表明，这并不像你想象的那么大的问题。不过，虽然弹涂鱼和鲇鱼似乎能轻松行走，但我们的祖先却不能。一些最早的四足动物，如Ichthyostega，在陆地上相当笨拙
，很可能大部分时间都待在舒适的水中。这些最早的四足动物来自一个叫做Sarcopterygii（肉鳍鱼）的古代鱼类谱系，如今只有少数幸存。顾名思义，这些动物拥有肉质的、桨状的鳍，而不是大多数现代鱼类那种纤细的鳍条。这些覆盖着肉的肉鳍，很容易适应进化成四肢。但这些早期的四足动物必须发展出比新的行走方式更多的东西——它们整个骨骼都必须改变以支撑更多的重量，因为水支撑质量的方式是空气无法比拟的。每个脊椎都必须变得更强壮以支撑。肋骨和脊椎改变了形状并进化以提供额外的支撑并更好地分配重量。头骨脱离，脖子进化以允许头部更好地活动并吸收行走时的冲击。骨骼被丢失和移位，使四肢流线型，并形成了至今仍在我们手脚上反映出的五指模式。关节适应运动，并向前旋转以允许四足爬行。总的来说，发展出适合在陆地上行走的身体结构，耗时约3000万年。与此同时，这些笨拙的准陆地居民还面临另一个障碍：空气本身。由于鳃善于从水中吸收氧气，早期的四足动物无法有效呼吸空气。虽然许多人认为早期的四足动物将鳃变成了肺，但这实际上是不正确的——它们是通过消化系统适应形成肺的。第一批离开水的四足动物通过吞咽空气并在肠道中吸收氧气来呼吸。随着时间的推移，形成了一个特殊的囊，可以更好地进行气体交换。在许多鱼类中，存在一种类似的结构——叫做鱼鳔——可以帮助它们调节水中的浮力，因此许多人推测四足动物的肺是重新利用的鱼鳔。事实上，四足动物何时发展出肺尚不清楚。虽然早期四足动物中仅存的亲戚——肺鱼——也拥有肺（如果它们的名字没有暗示的话），但许多化石四足动物似乎没有，这表明肺鱼是独立进化了它们呼吸空气的能力。我们确实知道的是，直到大约3.6亿年前，四足动物才真正像它们现代的后代一样呼吸。
空气的另一个麻烦是它会使东西变干。你可能听说过我们身体98%是水的统计数据，但作为进化良好的陆地生物，我们拥有高度进化的结构，以确保所有水分不会简单地蒸发。早期的四足动物需要自己发展这些。起初，就像它们将演变成的两栖动物一样，许多四足动物很可能停留在潮湿的环境中以避免水分流失。但最终，为了征服干旱的土地和沙漠，动物必须找到另一种方法来防止自己干涸。很可能许多早期的四足动物开始尝试各种方法来防水它们的皮肤。更重要的问题是干燥的蛋。两栖动物通过将卵产在水中来解决干燥问题，但征服陆地的四足动物却不能享有这种奢侈。解决陆地干燥本性的方法是将卵包裹在多层膜中，这就是现在所知的羊膜卵。我们自己的孩子也反映了这一点，因为即使我们不再产卵，人类婴儿仍然在包围胎儿的羊膜囊中成长。这种关键的适应使动物能够摆脱对水生栖息地的依赖，并区分了四足动物的主要谱系，包括爬行动物、鸟类和哺乳动物，与两栖动物。这些对四足动物骨骼和解剖学的关键适应使它们能够征服波浪之上的世界。没有它们的进化创造力，包括所有哺乳动物在内的各种动物，就不会有今天的成就。但我们对驱动这些早期动物离开海洋的生态环境仍然知之甚少。干旱的陆地是否提供了永无止境的食物，不容错过？也许吧，但有证据表明，我们的祖先甚至在大多数陆生植物
或昆虫出现之前就很早就冒险进入了干燥的世界，所以地球可能是荒芜的。它们是在逃避海洋中的竞争和捕食吗？还是陆地因某些尚未确定的原因而变得重要？我们可能永远不知道。但当我们反思我们的起源时，我们必须感谢那些开创了我们所属的多元进化谱系的勇敢的动物。虽然我们可能永远不理解它们为何离开水，但我们很感激它们这样做了。*进化系列其他博文：*
照片：早期四足动物祖先之一——迪龙（Tiktaalik rosea）的模型。照片由Tyler Keillor提供。
