所有陆地动物的故事都始于一种身躯矮胖、长着四肢的沼泽鱼。在中泥盆世的某个炎热时期，一群这种鱼跟随植物和昆虫登上了陆地，成为了第一批四足动物，也就是四足脊椎动物。
但来自 3.9 亿年前的化石记录非常稀少，很难找到关于这些鱼是谁，或者它们如何进化的线索。化石稀少且难以找到，而且存在一个令人惊讶的差距：最早的四足动物证据来自在潮汐泥滩上留下的足迹，这些足迹比最早的四足动物化石还要早 1500 万年。
周一发表在《自然生态与进化》杂志上的一项对该化石记录的新分析表明，这次转变发生在地质瞬间。但令人惊讶的是，该研究还发现，一旦第一批四足动物踏上陆地，它们就独自在那里停留了数百万年。
这项研究重建了早期四足动物的家谱，以拼凑那个关键时期。这个过程与病毒学家用来记录新病毒传播和变异的过程相似，但生物学家使用的是化石中的物理差异来绘制进化过程的图谱，而不是遗传特征。
哈佛大学有机体与进化生物学系博士后研究员、负责建模的 Tiago Rodrigues Simões 表示，他们还首次能够纳入非化石数据，例如足迹，来校准模型。
“我们能够纳入进化过程中的每一个现象，”他说。“不仅仅是物种之间的关系，还有进化的速率是多少？物种的进化和灭绝速度有多快？”
研究发现，四足动物进化得极其迅速，第一批四足动物与它们的祖先之间仅隔了六百万年。
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在进化树的一端是祖先鱼类，从外表看，它们基本上就是鱼。研究人员说，只有在骨骼内部，陆地生命的构建模块才变得明显。
“如果你看它的鳍，你会说，‘哦，看，这里有一根肱骨’，”同样来自有机体与进化生物学系、该研究的资深作者 Stephanie Pierce 说。“如果你看骨盆后面，你也会看到股骨。”
因此，人们往往关注从鳍到肢的转变。“但整个骨骼都在发生大量的其他变化，”Pierce 继续说道。“这些都是非常复杂的特征，大多数非古生物学家都不感兴趣。”
然而，这项研究发现，变化最快的地方是头部，新登陆的动物不得不适应水上世界的眼睛、鼻子甚至下颚。
四足动物的眼睛从头部两侧迁移到顶部，同时口腔和鼻腔之间打开了一个通道。它们长出了锁骨和颈部，这让它们能够更灵活地行走和观察周围。Simões 表示，鱼类“就像贾巴·哈特（Jabba the Hutt）”，说着便把肩膀耸到了耳朵边。
但身体的其他部分也在为了对抗重力而变形。“并不是说头骨进化得很快而头骨以下进化得很慢，”Pierce 说。“整个身体与它们的鱼类亲戚相比都在快速进化。只是头骨进化得更快。”
尽管变化 frenzied，但研究表明，早期四足动物的物种数量其实并不多。
Simões 解释说，自 20 世纪 40 年代以来，生物学家就一直怀疑，“当你为了适应全新的环境而改变身体时，这些变化会很快。”他们的想法是，由于动物为了适应环境而迅速进化，它也会分化成不同的体型，最终形成新物种。“但事实并非如此。”
Pierce 说，这有助于解释化石的缺乏。“让我有点难过的是，研究表明物种数量如此之少，以至于它们没有被化石化。”“我们希望找到新的化石来告诉我们更多的进化故事，但这会很棘手。”
为什么第一批四足动物没有分化仍然是一个新问题。但 Pierce 猜测，这可能仅仅是因为它们突然发现自己过上了美好的生活。四足动物找到了一个新的生态位，这给了它们一些进化上的“喘息空间”。“你在一段时间内会有一点缓冲，直到它变得非常受欢迎。”
