上下开合的嘴与颜值

图1:滨鸟。

图2七鳃鳗和它们的嘴。

图3:最初的全颌鱼。

图4:从人类颌骨追溯到最初的全颌鱼类。

达尔文日记:1835年9月15日，小猎犬来到加拉帕戈斯群岛，在那里我经常观察到一只吃苍蝇的小蜥蜴。这种蜥蜴生活在低地，一年到头很少喝水。幸运的是，他们有大量多汁的仙人掌可吃。鸟儿知道动物不会伤害自己，会和它们和平相处。我曾经看到一只蜥蜴慢慢地吃着仙人掌的一端，而一只厚嘴麻雀正在啄食仙人掌的另一端。这个有趣的场景也引发了我的思考。似乎大多数脊椎动物都有上下开合的嘴。这个功能是如何产生的？

在他的科学研究和生活中，达尔文仔细观察了各种脊椎动物的嘴。他被这些嘴的多样性深深吸引，思考脊椎动物的嘴是如何开合的。他在环游世界的途中看到的格陵兰鲸和滨鸟等脊椎动物的嘴给他留下了深刻的印象。吃东西的时候，格陵兰鲸会张开大嘴，把小鱼小虾和海水一起吮吸，然后半闭上嘴，用舌头把海水从嘴里挤出来，用鲸须过滤，把鱼虾留在海水里。他在阿根廷看到的滨鸟是一种非常奇怪的鸟。奇怪的是它的下喙比上喙长。它们经常张开嘴，把它们的下喙放入水中，快速地在水面上飞翔。达尔文发现这是一件钓鱼艺术品。

在观察和研究了许多不同脊椎动物的嘴之后，达尔文发现它们唯一的共同点似乎是它们能够上下开合。于是他开始想，这种能上下开合的嘴是怎么形成的？这对生物有什么好处？

嘴是动物最重要的器官，因为它们都是食物！决定脊椎动物嘴巴上下开合能力的结构叫做“下颚”。它被分成两组骨头，上颚和下颚(人类简化为两个上颚和一个下颚)。前端开口，后端通过接头连接。早期动物没有下颚结构。他们如何解决吃饭的首要问题？

最早的动物是无脊椎动物。例如，寒武纪海霸王，这种稀有的虾，有一个巨大的圆形口器，它的嘴里密密麻麻地布满了几圈角质牙齿，可以通过收紧口器来肢解它的猎物。今天的昆虫也有各种各样的口器，如蚊子的吸吮口器、蝴蝶的虹吸口器、蚱蜢的咀嚼口器、苍蝇的吸吮口器等。

脊椎动物出现在5亿多年前，最初是没有下巴的，有一个像圆形开口或长裂缝的嘴。它们主要以从水中过滤出来的食物为食。但也有一些特殊的生物，如代表现存无脊椎动物的七鳃鳗。它像吸盘一样的嘴有许多像钩子一样的角质牙齿，可以把自己固定在猎物身上，用它可伸展的角质舌头挖出猎物的肉。

颚骨结构只出现在4亿多年前的脊椎动物中。第一上颌和下颌各由一系列骨头组成，前端可以打开和关闭，后端相互连接以起到关节的作用。由于上颌骨可以*开合，大大增强了动物的主动捕食能力。这是进化中非常有利的结构，所以后来进化的鱼、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物都延续了这种结构。它们统称为颚，占现存脊椎动物的99.7%，我们人类也是其中之一。

在达尔文时代，很少发现早期的颌化石，所以他对颌的起源感到困惑。现在古生物学家已经发现了许多重要的化石，这使我们能够描述颌骨的进化。特别是，这种最初的全颌鱼类标本，是在4.2亿年前形成于云南省曲靖市的地层中发现的，是中国古代动物博物馆的珍品之一。该标本是由中国科学院古人类研究所古脊椎动物研究组和朱民共同发现和研究的。它属于盾形鱼。

盾鱼是最早的颌鱼。它们的“盔甲”是通过在身体表面拼接大块骨头来自卫而形成的。这些骨头属于“外骨骼”。早期盾形鱼的颚是从无牙物种的鳃弓进化而来的。鳃弓是动物体内的杆状软骨，属于“内骨架”，用于支撑鳃裂，确保无颚物种过滤食物和吸入水分。因此，最早的颌骨来自于内骨骼。

最初的全颌鱼之所以重要，是因为它的颚骨不仅是内骨架的来源，而且还通过嘴周围的外骨骼得到了改善。这项成果发表在2013年著名的学术期刊《自然》上。直到现在，科学家们一直认为盾形鱼的下颚都来自于内骨架，外骨骼衍生的下颚直到脊椎动物发展到硬骨鱼阶段才出现。由于硬骨鱼进化成包括人类在内的四足动物，我们人类也是一种具有类似外骨骼衍生的颌结构的超级改良硬骨鱼。如果我们从颚骨的角度来追溯我们的祖先，我们只能追溯到以前的硬骨鱼阶段，但现在我们可以追溯到更古老的珀耳帖鱼阶段。所以你也可以说你是一条盾鱼！

下颚通常也被称为下巴。当这一重要成就发表时，西方媒体以“惊人的下巴发现”进行了报道，这是非常聪明和微不足道的。

颌骨也是人类面部骨骼的重要组成部分。我们的脸长什么样很大程度上取决于我们下巴的形状和结构。因此，如果你觉得你的面部表情不够高，你可以找到最初的全口鱼并计算总账。

(中国古生物学博物馆馆长、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员王元，主要从事古两栖爬行动物研究；叶坚，中国古生物学会科普委员会委员、古脊椎动物学会会员、中国科普作家协会副秘书长、青少年进化系列视频课程组织者