地球历史上最重要、最神秘的时刻之一是大约2.5亿年前第一批鱼类从水中出现，并进化成最早的陆生四足动物。
古生物学家长期以来一直致力于解释这种进化转变，根据《eLife》杂志上的一项研究，对古代肺鱼化石的调查可能会有所帮助。这些研究揭示了关于第一批四足动物大脑形成和功能的重要信息。
离水的鱼
科学家们推测，四足动物，即传统上拥有四肢、生活在陆地上的脊椎动物，包括两栖动物、爬行动物和哺乳动物，都是从古代鱼类进化而来的。他们说，在中泥盆纪时期，肉鳍鱼强壮的肉质鳍变成了四肢，四足动物首次出现。
为了理解这一转变，古生物学家经常转向肺鱼，它是与四足动物血缘关系最近的肉鳍祖先之一，至今仍在水中游弋。弗林德斯大学的一个研究团队研究了六种化石肺鱼的颅腔，发现古代肺鱼大脑的嗅觉区域表现出高度可塑性。这意味着与它们的其他感官相比，这些动物拥有特别强大且适应性强的嗅觉。该团队还发现，这些嗅觉区域在连续的肺鱼物种中实际上有所增大。
“我们的发现表明，肺鱼的大脑在其4亿年的历史中一直在不断进化，”主要研究作者、弗林德斯大学古生物学研究员爱丽丝·克莱门特在一份新闻稿中说。“这表明它们很可能一直依靠嗅觉而不是视觉来导航环境。这与其他主要依靠视觉的鱼类截然不同。”
追踪这些大脑随时间的发展不仅可以解释肺鱼的进化。事实上，研究人员说，这可能表明第一批四足动物的大脑可能是什么样子。这可以为他们理解这些热爱陆地的动物是如何进化的，以及它们如何利用感官进行日常活动提供信息。
调查鱼类大脑
为了得出他们的发现，研究人员实施了非侵入性成像工具来模拟六种化石肺鱼（Iowadipterus halli、Gogodipterus paddyensis、Pillararhynchus longi、Griphognathus whitei、Orlovichthys limnatis和Rhinodipterus ulrichi）的颅腔。这些内部模型被称为颅内铸型，尽管它们不能直接揭示大脑的结构，但它们确实允许科学家推断大脑特定部分的大小。
“这篇论文有效地将已知肺鱼内铸型的数量翻了一番，”爱丁堡大学古生物学教授、资深研究作者汤姆·查兰兹在一份新闻稿中说。“它们的保存质量常常因化石被压碎或破裂而受损，而大脑本身的保存潜力很差，目前在任何化石肺鱼中都未被发现。”
最终，研究团队将他们的内铸型与密切相关的现存脊椎动物的颅腔进行比较，以揭示肺鱼的嗅觉能力。“研究我们的‘鱼类表亲’肺鱼继续帮助我们理解大约3.5亿年前鱼类是如何首次离开水域并开始成为陆生动物的，”克莱门特在新闻稿中总结道。
