“螃蟹的腿”，竟然進(jìn)化成了“蝴蝶的翅膀”？科學(xué)家還真找到了證據(jù)
如果我說，蒼蠅、蜜蜂這樣的昆蟲綱動物，最初都是由螃蟹、龍蝦所屬的甲殼類動物演化來的，你會相信嗎？外形差異巨大的“近親”
乍聽之下覺得奇怪，但是想一想又覺得非常合理。二者同屬于節(jié)肢動物門，其中很多其他綱的動物，都被一些人誤認(rèn)為是昆蟲，比如蝎子、蜘蛛都是蛛形綱動物、潮蟲屬于甲殼綱，都像其他蟲子一樣讓人感到惡心。當(dāng)然，今天我們說到的不是這幾種動物，而是節(jié)肢動物門的另一個分支——甲殼類動物。事實(shí)證明，這些甲殼類動物確實(shí)和昆蟲們有些“血緣關(guān)系”。最新的研究表明，今天遍及世界各個角落、數(shù)量極其龐大的昆蟲家族，正是由甲殼類生物演化來的。目前科學(xué)家們普遍認(rèn)為，地球上最早的昆蟲出現(xiàn)于大約4.8億年前，是從生活在水里的甲殼類生物演化的。它們首先逐漸離開了海洋，嘗試在陸地上生活，并且享受到了陸地所帶來的好處，長期定居下來。在大約8000萬年后，隨著越來越多的生物開始向陸地發(fā)展，陸地生態(tài)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，昆蟲的祖先們不得不一躍而起，飛上了天空?？紤]到翼龍所在的恐龍時代開啟于大約2.25億年前，鳥類是由恐龍演化而來，以及哺乳動物出現(xiàn)于大約2億年前，那么昆蟲的的確確是地球上最早的飛行動物，比其他任何飛行動物存在于地球上的時間都長了至少一倍。那么問題來了：第一只飛行的昆蟲是如何飛上天空的呢？它的翅膀又是從何而來的呢？甲殼類動物的腿？
數(shù)百年來，這個問題一直困擾著科學(xué)家們。我們都知道，物種的進(jìn)化源自于基因突變加自然篩選，而基因突變又是不定向的。在長達(dá)一個世紀(jì)的時間里，很多人都把昆蟲的翅膀出現(xiàn)歸因于隨機(jī)的新組織結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的。近些年來，越來越多的人相信：昆蟲的翅膀是從甲殼類動物已有的組織結(jié)構(gòu)中變化而來的。最開始，人們把關(guān)注的重點(diǎn)放到了鰓上，因?yàn)轹w既有關(guān)節(jié)也有肌肉，符合翅膀的要求。更重要的是，有些甲殼類動物在幼年的時候，鰓的外形也和昆蟲翅膀非常相像。而最近的研究表明，昆蟲翅膀的來源可能并非是鰓，而是腿。奇怪了，翅膀看似都在昆蟲后背上，腿都在身體下方，為何科學(xué)家會有這樣的想法呢？有兩項(xiàng)研究給出了證據(jù)。第一項(xiàng)研究來自于對一種名叫Parhyale hawaiensis的蝦的研究，通過基因敲除技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)了其體內(nèi)有類似于昆蟲翅膀的基因網(wǎng)絡(luò)，而這段基因控制的正是它的甲殼和最靠近身體的腿部。這意味著甲殼類動物的腿就有可能從體壁擠出來，最終演化為翅膀。同樣的，第二項(xiàng)研究也采用了基因敲除技術(shù)，對果蠅等昆蟲進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：昆蟲的三對足，和甲殼類動物的前三對足幾乎完美匹配。也就是說，在從甲殼類動物演化到昆蟲的過程中，前三對足沒有任何變化。遺失的雙腿
來自伍茲霍爾海洋研究所的分子生物學(xué)家Heather Bruce為了探究這個問題的答案，翻閱了大量的資料。在發(fā)表于1893年的一篇論文中，作者指出昆蟲的這一對足已經(jīng)融入到體壁中，甚至有的在胚胎時期就融合在一起了。她并不滿足于這個答案，并且繼續(xù)查閱資料。在一篇發(fā)表于20世紀(jì)80年代的論文中，她似乎找到了想要的答案。論文中提出了一個新鮮的觀點(diǎn)：這兩條腿不僅融進(jìn)了體壁，而且腿上的葉片慢慢移動到了背部，形成了昆蟲的翅膀。Bruce對這個說法很感興趣，馬上和她的同事們利用基因組和胚胎的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，論文所說的完全正確：首先，近端腿的葉片會融入體壁，然后最近的部分會逐漸向上移動，一直到背部，最終變成了翅膀。這兩項(xiàng)由不同的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《自然生態(tài)學(xué)與進(jìn)化》上的論文，雖然在有些方面存在分歧，但在昆蟲翅膀的來源方面達(dá)成了一致。在閱讀了這兩篇論文后，相關(guān)領(lǐng)域的專家評論說：“關(guān)于腿部和翅膀的基因的互補(bǔ)性觀點(diǎn)，讓這兩個團(tuán)隊(duì)在回答關(guān)于甲殼類動物轉(zhuǎn)變?yōu)橛谐岚虻睦ハx的一些關(guān)鍵問題時形成共識。他們認(rèn)可昆蟲的側(cè)體壁與Parhyale蝦近端腿來源相同的說法，也認(rèn)可甲殼類動物腿部融入體壁后形成了翅膀的理論?！?/span>分歧
當(dāng)然，雙方也不是在所有問題上都高度一致。第一項(xiàng)研究中的科學(xué)家認(rèn)為，昆蟲的翅膀進(jìn)化采用的是雙重起源的模式。也就是說，他們認(rèn)為不僅僅是融入體壁的腿，連體壁也參與到了翅膀的形成過程。而對于第二組研究人員來說，他們認(rèn)為在形成翅膀的過程中，基本上只有那兩條腿的參與。兩條腿先是融入到體壁內(nèi)，然后再從背后擠出來，形成翅膀。不管怎么說，至少在昆蟲翅膀來自于甲殼類動物腿部的說法，雙方達(dá)成了共識。多年以來，人們一直以為昆蟲的翅膀是新演化出來的身體部分，并且因此而感到非常有趣。事實(shí)證明，沒有什么是全新的，通過基因組的比較我們已經(jīng)知道，這些昆蟲的翅膀也只不過是從已有的身體部位演化來的，只不過這個來源仍然還有些不清楚的地方。好在通過基因組的研究，這些謎題正在一點(diǎn)點(diǎn)被破解。在本次研究之后，我們也更加意識到節(jié)肢動物門里的昆蟲和甲殼類動物之間，竟然有如此密切的關(guān)系。通過現(xiàn)今世界上的甲殼類動物及其身體上的各個部位，我們可以更好地去研究它們和昆蟲的歷史。不管怎么說，我們已經(jīng)越來越接近真實(shí)答案了。在大約4億年前，地球上第一只飛行動物是如何上天的，已經(jīng)變得越來越清晰。盡管我們在這件事發(fā)生的4億年后才出現(xiàn)，但我們已經(jīng)接近看到事情的真相了。
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