小蟲(chóng)子“改寫(xiě)”教科書(shū)

圓筒帽天山蟲(chóng)（復(fù)原想象圖）

天鵝絨蟲(chóng)

圓筒帽天山蟲(chóng)屬于已經(jīng)滅絕的有甲葉足動(dòng)物類(lèi)別。寒武紀(jì)（距今約5.42億年前～4.85億年前）時(shí)期，主要的動(dòng)物譜系都在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，其中就有葉足動(dòng)物。

與葉足動(dòng)物的后代——真節(jié)肢動(dòng)物不同，葉足動(dòng)物的一對(duì)對(duì)結(jié)實(shí)又柔軟的足上都沒(méi)有關(guān)節(jié)?？茖W(xué)家推測(cè)，葉足動(dòng)物依靠這些足在海底移動(dòng)。葉足動(dòng)物現(xiàn)在最近的親戚是天鵝絨蟲(chóng)，它們主要生活在澳大利亞、新西蘭和南美洲。

那么，科學(xué)家研究圓筒帽天山蟲(chóng)的意義是什么呢？

節(jié)肢動(dòng)物的祖先

雖然葉足動(dòng)物的身體柔軟而看似纖弱，但葉足動(dòng)物的化石并非少見(jiàn)。從化石看，葉足動(dòng)物最明顯的特征是一系列馬鞍狀結(jié)構(gòu)，它們決定了每一個(gè)體節(jié)，并且把每一對(duì)足連接起來(lái)。即便是年代在寒武紀(jì)初期的葉足動(dòng)物，這樣的特征也很明顯?？茖W(xué)家據(jù)此判斷，葉足動(dòng)物可能是最早的節(jié)肢動(dòng)物，甚至比大名鼎鼎的三葉蟲(chóng)還早。三葉蟲(chóng)是品種多樣的海洋節(jié)肢動(dòng)物，它們?cè)诖蠹s2.5億年前滅絕。

圓筒帽天山蟲(chóng)化石

得到保存的圓筒帽天山蟲(chóng)腦部

不過(guò)，因?yàn)槿~足動(dòng)物一般都個(gè)頭太小，所以過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間里科學(xué)家都沒(méi)有詳細(xì)調(diào)查它們的頭和腦。科學(xué)家認(rèn)為，雖然這么小的動(dòng)物也有化石，但其腦化石存在的可能性很小，而且就算腦能成為化石，要發(fā)現(xiàn)它也難上加難。

1984年，在我國(guó)云南省的澄江化石群，出土了一只體長(zhǎng)還不到1.5厘米的圓筒帽天山蟲(chóng)的化石，其年代在5.25億年前。過(guò)去10年里，隨著探測(cè)手段的進(jìn)步，科學(xué)家終于在多種遠(yuǎn)古節(jié)肢動(dòng)物的化石里發(fā)現(xiàn)了腦。

最古老腦化石

在最近的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家不僅辨識(shí)了在澄江出土的圓筒帽天山蟲(chóng)化石中存在它的腦，而且把它與其他節(jié)肢動(dòng)物化石中的腦及現(xiàn)存節(jié)肢動(dòng)物（如蜘蛛、蜈蚣）的腦進(jìn)行了比較。通過(guò)對(duì)葉足動(dòng)物化石進(jìn)行詳細(xì)的解剖學(xué)調(diào)查，以及對(duì)現(xiàn)存節(jié)肢動(dòng)物的基因表達(dá)模式進(jìn)行分析，科學(xué)家認(rèn)為，節(jié)肢動(dòng)物的腦結(jié)構(gòu)從寒武紀(jì)到現(xiàn)在都沒(méi)有變過(guò)。

具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)比較現(xiàn)有節(jié)肢動(dòng)物的基因表達(dá)，科學(xué)家辨識(shí)了一個(gè)共同的腦特征。他們發(fā)現(xiàn)，包括圓筒帽天山蟲(chóng)在內(nèi)，所有葉足動(dòng)物都有三個(gè)腦區(qū)，這些腦區(qū)分別對(duì)應(yīng)一對(duì)頭部附肢和前腸。他們意識(shí)到，其中每個(gè)腦區(qū)及其對(duì)應(yīng)特征都由相同的基因組合決定，不論哪一種葉足動(dòng)物都如此。這表明了相同的腦結(jié)構(gòu)起源。

值得一提的是，這項(xiàng)研究是首次對(duì)圓筒帽天山蟲(chóng)的詳細(xì)研究，而這種蟲(chóng)的腦化石也是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老的腦化石。

并非分節(jié)的腦

圓筒帽天山蟲(chóng)的化石清楚地表明，這種蟲(chóng)的身體由一連串重復(fù)的體節(jié)組成。早在19世紀(jì)80年代，科學(xué)家就注意到所有節(jié)肢動(dòng)物的身體都是分節(jié)的，并且他們由此推測(cè)節(jié)肢動(dòng)物及其祖先的頭是分節(jié)身體的延展同樣是分節(jié)的。事實(shí)上，這也是某些教科書(shū)中對(duì)節(jié)肢動(dòng)物腦結(jié)構(gòu)的一貫說(shuō)法。

圓筒帽天山蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)化石及其復(fù)原圖

圓筒帽天山蟲(chóng)的身體架構(gòu)圖

但上述最新研究發(fā)現(xiàn)，圓筒帽天山蟲(chóng)的頭和腦都沒(méi)有任何分節(jié)的證據(jù)。圓筒帽天山蟲(chóng)確鑿地表明，既然最早的節(jié)肢動(dòng)物的頭和腦不是分節(jié)的，那么節(jié)肢動(dòng)物的頭和身體的神經(jīng)系統(tǒng)演化就是各自獨(dú)立的。也就是說(shuō)，某些教科書(shū)中的相關(guān)說(shuō)法至此被推翻。

對(duì)世人的警示

在動(dòng)物世界中，節(jié)肢動(dòng)物的種類(lèi)最多。昆蟲(chóng)、甲殼綱動(dòng)物、蛛形綱動(dòng)物、千足蟲(chóng)、蜈蚣等都是節(jié)肢動(dòng)物?？茖W(xué)家認(rèn)為，對(duì)圓筒帽天山蟲(chóng)的新研究結(jié)論可能推廣到節(jié)肢動(dòng)物及其近親之外?？茖W(xué)家比較節(jié)肢動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)后者的前腦和中腦結(jié)構(gòu)在遺傳和發(fā)育方面明顯有別于脊髓。也就是說(shuō)，脊椎動(dòng)物與節(jié)肢動(dòng)物有類(lèi)似的三個(gè)腦區(qū)特征。

寒武紀(jì)是一個(gè)生命大爆發(fā)時(shí)期（想象圖）

科學(xué)家還指出，寒武紀(jì)是一個(gè)地質(zhì)與氣候大變動(dòng)的時(shí)期，在這個(gè)重塑地球的時(shí)期，像葉足動(dòng)物這樣簡(jiǎn)單的海洋動(dòng)物演化出了種類(lèi)最豐富的動(dòng)物——真節(jié)肢動(dòng)物，這些動(dòng)物最終擴(kuò)展到地球的幾乎每個(gè)角落。然而，人類(lèi)活動(dòng)正危及節(jié)肢動(dòng)物和人類(lèi)自身的生境，這不得不令人警覺(jué)。