(作者：Hans Thewissen是东北俄亥俄医科大学的解剖学教授)
21世纪的人们都知道，鲸不是鱼，而是哺乳动物。但在人类历史上很长一段时间，人们都以为鲸是鱼。
在《白鲸记》一书中，赫尔曼·麦尔维尔(美国作家)列举了为什么科学家相信鲸是哺乳动物的理由，但却用黑体字强调：“其实，摒弃所有争论，我坚持传统的观点，鲸是鱼，并希望圣约拿支持我。”(约拿，圣经人物，圣经中曾记载约拿被鲸吞入腹中，译者注)
这本美国经典写于1851年，比另一部震惊世界的经典著作——《物种起源》——还要早8年。在《物种起源》中，查尔斯·达尔文认为，所有的物种都演化自其他物种，并最终可追溯至同一祖先。如果鲸属于哺乳动物，而哺乳动物祖先生活在陆地上，那么鲸的祖先一定也生活在陆地上。但达尔文对此观点也有所怀疑，在物种起源第一版中，他提出，鲸的祖先可能生活在河流中，捕食昆虫。这种观点受到了读者的嘲笑，在之后的版本中就逐渐被删掉了。
确实，对于科学界来说，鲸的陆地祖先仍然是一个棘手的问题，19世纪和20世纪多数时间发现的鲸化石，都显示出水生动物的特征，无法生活在陆地上。
直到1900s和2000s，随着一系列重要化石的发现，事情发生了改变：中间状态的动物显示出陆地和水生特征的混合，是现代所有鲸目(鲸、海豚)的祖先。相关化石记录确认了分子生物学家对鲸目最近亲缘类群的发现，偶蹄动物(包括牛、鹿、猪、骆驼、长颈鹿、河马)与鲸目有着最近的亲缘关系。
现在，大量化石的发现，使我们可以细致研究它们从陆生适应向水生适应的演化过程。这样的进化改变遍及全身。四肢失去了支撑的功能，但可以在更致密的介质中运动。耳朵必须改变，因为声音在水中与空气中听起来非常不同。鼻子移至了前额，使水中生活的呼吸更容易。肾脏也发生了变化，因为在海洋中喝不到淡水。而所有这些变化，是在短时间内连续积累的。在800万年的时间里，鲸类祖先从陆地哺乳动物变为专性的海洋生物。鲸类演化的早期阶段是一次伟大的实验。有鳄鱼般的鲸鱼、水獭般的鲸鱼和海豹般的鲸鱼，而所有这些演化方向被大自然测试，然后淘汰。最后，只有一种体型被留下，这是现在大约90种鲸目物种的共同体型：流线型的身体，没有脖子，三角形的尾鳍水平放置，没有突出体外的后肢，前肢桨状，皮肤上缺少毛发，鼻子在前额上形成喷水孔。但是，陆地哺乳动物祖先仍然在鲸的胚胎中留下了踪迹：明显的脖子和四肢，小胎儿的脸上有毛发，鼻孔开于鼻子的顶端。
根据新的化石和DNA数据，分子生物学家解决了达尔文的难题，鲸的最近亲缘类群是一种偶蹄动物：河马。河马与鲸的最近共同祖先生活在5000万年前，而且长得一点也不像河马或鲸。化石证据显示，这是一种敏捷的、像鹿一样的哺乳动物，被称为印多霍斯(Indohyus)。鲸和河马可能就是印多霍斯或类似物种的后裔。印多霍斯生活在印度次大陆的北缘，此时喜马拉雅山脉正在形成，特提斯海分离了印度和亚洲陆块。这里是鲸起源的地方。
印多霍斯的体型与猫类似，但看起来更像一只没有角的鹿。在外观上，印多霍斯类似于现代非洲和东南亚的鼠鹿。鼠鹿以森林中的水果和树叶为食，喜欢生活在小溪附近。当遇到危险时，它们就跳到水中，躲藏在水下。印多霍斯的生活习性可能与之类似。根据化石牙齿的化学组成，很清楚地显示印多霍斯是植食的，而它们致密的骨骼可以使其待在水下。大龄成年个体的牙齿有磨损，而且这种磨损与相近的植食者不同。事实上，这种牙齿磨损更类似于肉食的早期鲸类。这似乎说明印多霍斯吃的植物需要用吃肉的牙齿来进行处理。这种特征可能有助于它们的后代成为食肉的鲸类。
演化阶梯上的下一步是最早的鲸类，巴基鲸。与印多霍斯一样，巴基鲸仅发现于巴基斯坦和印度。尽管是最早的鲸类，但它们与现代鲸一点也不像。相反，它们更像一只大狗或狼。它们的化石仅发现于浅溪形成的岩石中，而不是海洋，似乎巴基鲸仅在溪流中涉水行走。它们的牙齿显示它们是肉食者，而它们的眼睛和耳朵位于头骨的高处，这是经常在水下活动的动物的特征，如伏击陆地猎物的鳄鱼。巴基鲸的确被认为是一种伏击捕食者，猎捕来水边喝水的陆地动物，或抓捕困在浅水中的鱼。
大约4800万年前，鲸类向海洋进发。第一个已知的物种是陆行鲸(Ambulocetus natans)。陆行鲸的化石也来自巴基斯坦，但从来没有发现过完整的化石。陆行鲸比巴基鲸更像鲸类，巴基鲸的四肢可以上岸行走，而陆行鲸则更像是匍匐爬行。陆行鲸的四肢很短，尾巴有力，有长长的吻部。尽管四肢很短，但脚却很大，这是它们用于游泳的器官。尽管在陆行鲸化石发现的岩层中有大量海洋贝壳，但是附近也有淡水的证据。陆行鲸可能生活在沿岸地区，仍然会捕猎来饮水的猎物，但也会游到泻湖和海浪中去。
巴基鲸与陆行鲸之后出现的是雷明顿鲸(Remingtonocetidae)，同样是仅见于巴基斯坦和印度的一个科。演化趋势更适应连续的水中生活，四肢更短，尾巴长而有力。脊椎骨的形状指示雷明顿鲸没有尾鳍，但尾椎有些扁平，说明尾巴在水平方向是平的。它们似乎是在水里上下摆动尾巴，这当然与现代鲸类上下摆动尾鳍游动一样。其他一些特征也指示了更为水生的生活。雷明顿鲸的眼睛很小，说明这对于捕猎已经不那么重要了，而发现化石的岩石也确实说明雷明顿鲸生活在浑水的沼泽中。眼睛的位置也不寻常。雷明顿鲸的眼睛并不位于头的顶部，而是位于头的两侧，始于捕猎水中的猎物。头骨的耳腔很大，说明它们有非凡的听力。雷明顿鲸似乎是用耳朵来对猎物定位的，这是现代齿鲸类常见的特征。
原鲸(Protocetid cetaceans)与雷明顿鲸生活在同时代，但生境有些不同。在南亚，原鲸也占据了海洋，并被发现于从非洲到南北美洲的大陆上。这说明原鲸已经可以跨越大洋，是优秀的泳者。这是一个多样化的类群，有多种形态。很明显一些原鲸的尾巴与陆行鲸和雷明顿鲸类似，但也有可能已经具有了尾鳍。
与雷明顿鲸不同，原鲸发现于开阔、清澈的水中，有大大的眼睛。原鲸也是第一种鼻孔并不位于鼻子顶端、而是移到头骨较高处的鲸类，尽管此时还不像现代鲸类那样的喷水孔。原鲸仍具有有力的四肢，可以爬到岸上，可能与在繁殖有关，类似于现代的海狮。它们可能是最早在开放水体中捕猎的鲸类。
龙王鲸(basilosaurid)是最早的完全水生的鲸类，也是现代各种鲸类的共同祖先。龙王鲸与原鲸一样，广泛分布于全世界。龙王鲸与现代鲸类有着类似的特性，流线型身体、有尾鳍、前肢桨状。与现代鲸类不同的是，龙王鲸有突出的后肢，但后肢太小难以支撑身体，因此其他功能也不清楚。有些龙王鲸看起来像海豚，因此它们的生活方式可能也与海豚类似。
鲸类的演化历史，从溪流中的小印多霍斯，到类似现代鲸类的龙王鲸，经过了大约800万年。“演化”设计了新的类型，对它们进行测试，并淘汰了其中的多数，最终保留了现代鲸类的身体设计。令人惊异的是，所有这些不同的器官——四肢、耳朵、鼻子——都必须同时变化，基因组的变化如何才能同时满足形态学变化的需求呢?这真是一个奇迹。
有了完整的化石记录、现代鲸类及其胚胎的丰度多样性、以及有力的分子生物学技术，现在可能回答这个问题了。有没有可能一些基因组的变化同时影响了不同的器官系统，创造一个演化捷径以很快的速度产生新奇的形态呢?这是一个令人兴奋的概念。如果我们能识别一些这种涉及多器官系统发育的、导致鲸类与其他动物不同的基因，我们将可能确定鲸类起源的过程。
人学研究网·地球生命栏目编辑：清衣猿
