樹(shù)狀動(dòng)物：揭示多細(xì)胞動(dòng)物起源的新物種

飛雪

1986年7月下旬，澳大利亞海洋學(xué)研究船富蘭克林號(hào)在澳洲東南部海域進(jìn)行例行的海洋生物調(diào)查。和往常一樣，他們拋下的耙底器，從大約300米深的海底，打撈上來(lái)了大量的底棲生物?？蒲腥藛T們照例對(duì)這些生物樣品進(jìn)行了清洗、過(guò)篩和分揀。其中，有十幾個(gè)長(zhǎng)得像蘑菇樣的小東西混在大量的動(dòng)物樣品中，并沒(méi)有引起大家太多的關(guān)注。它們被標(biāo)為“非瀕危物種”，然后就被福爾馬林固定，然后浸泡在了酒精里保存，就這樣一睡就是20多年。

然而，它們終于引起了人們的注意。我們都知道，排除種類(lèi)繁多的昆蟲(chóng)類(lèi)，在其他動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的屬都是極為困難的事情。而這些不起眼的小東西，則有可能是一個(gè)新的動(dòng)物門(mén)！并且，它也許是地球上最早出現(xiàn)的多細(xì)胞動(dòng)物類(lèi)群中的一員。在它們那大小不足1厘米的微小身軀背后，可能隱藏著一個(gè)關(guān)于地球生命演化的驚天秘密。

怪異的模樣

這批生物標(biāo)本，粗看上去就像是小個(gè)兒的蘑菇——基部具有一個(gè)柄，柄的上部具有一個(gè)盤(pán)狀的“蓋”。在蓋子中，還有著眾多呈二叉分支的樹(shù)狀的紋路。因此科學(xué)家們用“Dendrogram”（樹(shù)狀）一詞為它們命名了一個(gè)新的屬，同時(shí)還建立了新的科“Dendrogramma”，所以姑且將它們稱(chēng)作“樹(shù)狀動(dòng)物”。依靠樹(shù)狀分支數(shù)量及柄長(zhǎng)度的不同，這批樣品能被分為2個(gè)種，即D.enigmatica和D.discoides。

通過(guò)對(duì)這些樣品的染色和電鏡觀察，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些樹(shù)狀的分支，其實(shí)和“柄”中的通道相互連接，構(gòu)成了一個(gè)分布于動(dòng)物體內(nèi)的連續(xù)的管道系統(tǒng)，而整個(gè)管道系統(tǒng)的開(kāi)口在柄的末端。由此可見(jiàn)，這很可能就是樹(shù)狀動(dòng)物分支的消化管道。在開(kāi)口的部位，還有2?3個(gè)突出的“唇部”，科學(xué)家推測(cè)，這些底棲的樹(shù)狀動(dòng)物可能是依靠唇部分泌的黏液捕獲微生物為食。

通過(guò)對(duì)樣品的切片觀察，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更有意思的現(xiàn)象。在整個(gè)樹(shù)狀動(dòng)物體內(nèi)，只有其表皮和管道內(nèi)壁是分別由一層細(xì)胞構(gòu)成的，而它那半透明的身體的主體部分，則是由膠質(zhì)纖維構(gòu)成，不含有細(xì)胞結(jié)構(gòu)！正是這一發(fā)現(xiàn)，讓樹(shù)狀動(dòng)物的身世撲朔迷離了起來(lái)。

神秘的身世

在動(dòng)物的演化歷史上，有幾個(gè)重要的里程碑事件。首先，多細(xì)胞動(dòng)物的出現(xiàn)，讓更復(fù)雜的動(dòng)物個(gè)體出現(xiàn)成為了可能；隨后，動(dòng)物體出現(xiàn)了兩個(gè)胚層，為今后器官的出現(xiàn)打下了基礎(chǔ)；再往后，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的出現(xiàn)讓動(dòng)物第一次區(qū)分出了左右，更進(jìn)一步提高了動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)和感知能力。

對(duì)于樹(shù)狀動(dòng)物來(lái)說(shuō)，它顯然是一種多細(xì)胞動(dòng)物，并且顯微觀察顯示它具有表皮和胃皮兩層細(xì)胞，中間相隔的是厚厚的膠質(zhì)層，這符合兩胚層動(dòng)物的特征。但是，它還尚未表現(xiàn)出兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的特征。因此科學(xué)家將它定義為一類(lèi)多細(xì)胞、兩胚層、非兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物。

在現(xiàn)存已知的生物中，符合這一定義的動(dòng)物包括這幾個(gè)類(lèi)群：海綿動(dòng)物（Porifera）、扁盤(pán)動(dòng)物（Placozoa）、刺胞動(dòng)物（Cnidaria）及櫛水母動(dòng)物（Ctenophora）。然而，海綿動(dòng)物和扁盤(pán)動(dòng)物盡管具有雙胚層，但分化并不顯著，也缺乏具有特定形態(tài)的消化管道。而以水螅、水母和珊瑚為代表的刺胞動(dòng)物，以及以發(fā)光聞名的櫛水母動(dòng)物則和樹(shù)狀動(dòng)物具有一些類(lèi)似的特征，如都有中膠層的存在，也具有只有一個(gè)開(kāi)口的消化系統(tǒng)。不過(guò)除此之外，樹(shù)狀動(dòng)物和它們的差異還是巨大的。首先，刺胞動(dòng)物具有能夠發(fā)射刺絲的刺細(xì)胞，而櫛水母類(lèi)則具發(fā)射纏繞黏線(xiàn)的黏細(xì)胞，但樹(shù)狀動(dòng)物則缺乏這些結(jié)構(gòu)；其次，從目前的觀察結(jié)果看，在樹(shù)狀動(dòng)物上還沒(méi)有觀察到這兩類(lèi)動(dòng)物具有的諸如感覺(jué)囊、緣膜孔及神經(jīng)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，樹(shù)狀動(dòng)物可能和櫛水母類(lèi)有較近的關(guān)系，但仍是具有獨(dú)立特征的一個(gè)類(lèi)群。在分類(lèi)學(xué)上，刺胞動(dòng)物和櫛水母動(dòng)物分屬于兩個(gè)門(mén)，因此，科學(xué)家們傾向于將樹(shù)狀動(dòng)物列為一個(gè)區(qū)別于前兩者的一個(gè)單獨(dú)的門(mén)。

爭(zhēng)議尚存：最古老的多細(xì)胞動(dòng)物，究竟是什么

在傳統(tǒng)上，人們認(rèn)為最早從進(jìn)化樹(shù)上分出的側(cè)枝是海綿動(dòng)物，因?yàn)樗哂刑厥獾呐邔臃崔D(zhuǎn)現(xiàn)象而不同于現(xiàn)今的任何動(dòng)物。隨后分支出的是變形蟲(chóng)集群樣的扁盤(pán)動(dòng)物。而和包括人類(lèi)在內(nèi)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物關(guān)系最接近的，則是通常被合稱(chēng)為腔腸動(dòng)物（Coelenterata）的刺胞動(dòng)物和櫛水母動(dòng)物。如果是這樣，樹(shù)狀動(dòng)物可被視為一類(lèi)特化的、與腔腸動(dòng)物關(guān)系很近的新類(lèi)群。

然而，一些新的研究顯示，進(jìn)化樹(shù)的根基也許和傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不同。這讓樹(shù)狀動(dòng)物的價(jià)值變得不僅僅是一個(gè)新的門(mén)那么簡(jiǎn)單。一些研究者認(rèn)為，櫛水母類(lèi)由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和化石證據(jù)，或許是最先從多細(xì)胞動(dòng)物的主干上分支了出來(lái)。這一假說(shuō)被稱(chēng)為“櫛水母優(yōu)先”假說(shuō)。那么，如果這一假說(shuō)成立的話(huà)，樹(shù)狀動(dòng)物則很有可能同樣成為從進(jìn)化樹(shù)最基部分離出的側(cè)支，換句話(huà)說(shuō)，樹(shù)狀動(dòng)物可能代表了最古老的多細(xì)胞動(dòng)物形態(tài)。

有意思的是，同樣在澳洲南部地層中，存在著一群在地球動(dòng)物演化史上占有重要地位的動(dòng)物群化石——埃迪卡拉動(dòng)物群。而在埃迪卡拉動(dòng)物群中的一些化石，和樹(shù)狀動(dòng)物有著極為類(lèi)似的形態(tài)特征。例如艾迪卡拉動(dòng)物群中的一類(lèi)三葉水母（Trilobozoidmedusoids）類(lèi)群，也具有類(lèi)似的樹(shù)狀分支型結(jié)構(gòu)。埃迪卡拉動(dòng)物群生活于距今約6億年前的前寒武紀(jì)時(shí)期，當(dāng)時(shí)它們也生活于深海的海床上。如果排除環(huán)境引起的趨同效應(yīng)，那么，樹(shù)狀動(dòng)物可能代表了埃迪卡拉動(dòng)物群的一個(gè)孑遺類(lèi)群。而樹(shù)狀動(dòng)物自身和櫛水母類(lèi)的較近關(guān)系，則表明埃迪卡拉動(dòng)物群中的一些類(lèi)群，如上面說(shuō)到的三葉水母類(lèi)，屬于真正的多細(xì)胞動(dòng)物，而并不像之前認(rèn)為的那樣，整體代表了一個(gè)在演化方向上失敗的多細(xì)胞動(dòng)物類(lèi)群。這將讓人們對(duì)最原始多細(xì)胞動(dòng)物的演化史，以及埃迪卡拉動(dòng)物群所處的位置產(chǎn)生顛覆性的認(rèn)識(shí)。

前路依舊漫漫

當(dāng)然，目前對(duì)樹(shù)狀動(dòng)物演化位置的推測(cè)主要還是依靠形態(tài)證據(jù)決定的。由于在福爾馬林和酒精中浸泡得太久，現(xiàn)有標(biāo)本已經(jīng)無(wú)法用于進(jìn)行分子水平的分析，這就缺乏了至關(guān)重要的分子證據(jù)。此外長(zhǎng)期的浸泡也多少改變了標(biāo)本的外觀，讓精細(xì)的分析變得越發(fā)困難。而更加令人不安的，是之后的多次考察中再也沒(méi)有得到類(lèi)似的標(biāo)本。

因此，對(duì)于樹(shù)狀動(dòng)物的進(jìn)一步研究，還得有待后續(xù)標(biāo)本的獲得。而人們對(duì)于多細(xì)胞動(dòng)物的起源和演化，也需要更多像樹(shù)狀動(dòng)物這樣的生物證據(jù)及更全面分析，厘清各個(gè)類(lèi)群間的關(guān)系。樹(shù)狀動(dòng)物已經(jīng)在海底悄然度過(guò)了億萬(wàn)年時(shí)光，我們相信它的再次出現(xiàn)，將為解開(kāi)地球生命起源和演化這一謎團(tuán)照亮新的道路。endprint