小蟲子“改寫”教科書

圓筒帽天山蟲（復(fù)原想象圖）

天鵝絨蟲

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

與葉足動物的后代——真節(jié)肢動物不同，葉足動物的一對對結(jié)實(shí)又柔軟的足上都沒有關(guān)節(jié)。科學(xué)家推測，葉足動物依靠這些足在海底移動。葉足動物現(xiàn)在最近的親戚是天鵝絨蟲，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的意義是什么呢？

節(jié)肢動物的祖先

雖然葉足動物的身體柔軟而看似纖弱，但葉足動物的化石并非少見。從化石看，葉足動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)，并且把每一對足連接起來。即便是年代在寒武紀(jì)初期的葉足動物，這樣的特征也很明顯。科學(xué)家據(jù)此判斷，葉足動物可能是最早的節(jié)肢動物，甚至比大名鼎鼎的三葉蟲還早。三葉蟲是品種多樣的海洋節(jié)肢動物，它們在大約2.5億年前滅絕。

圓筒帽天山蟲化石

得到保存的圓筒帽天山蟲腦部

不過，因?yàn)槿~足動物一般都個(gè)頭太小，所以過去很長時(shí)間里科學(xué)家都沒有詳細(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，在我國云南省的澄江化石群，出土了一只體長還不到1.5厘米的圓筒帽天山蟲的化石，其年代在5.25億年前。過去10年里，隨著探測手段的進(jìn)步，科學(xué)家終于在多種遠(yuǎn)古節(jié)肢動物的化石里發(fā)現(xiàn)了腦。

最古老腦化石

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

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

值得一提的是，這項(xiàng)研究是首次對圓筒帽天山蟲的詳細(xì)研究，而這種蟲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

圓筒帽天山蟲的化石清楚地表明，這種蟲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)肢動物的身體都是分節(jié)的，并且他們由此推測節(jié)肢動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，這也是某些教科書中對節(jié)肢動物腦結(jié)構(gòu)的一貫說法。

圓筒帽天山蟲的神經(jīng)系統(tǒng)化石及其復(fù)原圖

圓筒帽天山蟲的身體架構(gòu)圖

但上述最新研究發(fā)現(xiàn)，圓筒帽天山蟲的頭和腦都沒有任何分節(jié)的證據(jù)。圓筒帽天山蟲確鑿地表明，既然最早的節(jié)肢動物的頭和腦不是分節(jié)的，那么節(jié)肢動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，某些教科書中的相關(guān)說法至此被推翻。

對世人的警示

在動物世界中，節(jié)肢動物的種類最多。昆蟲、甲殼綱動物、蛛形綱動物、千足蟲、蜈蚣等都是節(jié)肢動物。科學(xué)家認(rèn)為，對圓筒帽天山蟲的新研究結(jié)論可能推廣到節(jié)肢動物及其近親之外。科學(xué)家比較節(jié)肢動物和脊椎動物的神經(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，脊椎動物與節(jié)肢動物有類似的三個(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)與氣候大變動的時(shí)期，在這個(gè)重塑地球的時(shí)期，像葉足動物這樣簡單的海洋動物演化出了種類最豐富的動物——真節(jié)肢動物，這些動物最終擴(kuò)展到地球的幾乎每個(gè)角落。然而，人類活動正危及節(jié)肢動物和人類自身的生境，這不得不令人警覺。