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09月
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  三叶虫化石涛罐。三叶虫是化石记录中最早出现的动物群体之中类艾。| 图片来源副:Jakob Vinther饶挨碳, University of Bristol
 三叶虫化石道撕丸。三叶虫是化石记录中最早出现的动物群体之中壁蜕女。| 图片来源瓮剖:Jakob Vinther臼, University of Bristol

“当这一行星按照固定的引力法则持续运行时亲葡,无数最美丽也最奇异的类型米较,即是从如此简单的开端进化而来荣泻酣、并依然在进化之中刚碘囊。”

这是达尔文在《物种起源》一书中写下的话氨。动物的起源和进化是现代生物学中最值得探究的问题之一惜浚。我们知道倪,如今存活于世的各种各样的动物边,都是从单细胞的祖先进化而来的贸父。我们也知道泊,这种转变很可能与地球的环境古、生物与环境间的相互作用无依无靠的核子采访后记以及生物的遗传物质(基因组)的变化有关伤埂。

但我们不知道动物身形的多样性凭奇团,即达尔文所描述的“无穷无尽的最美丽蓟腾、最奇妙的形式”田,是迅速出现于第一批动物生命形态后槐,还是在进化过程中的很久以后才出现拈氦矩。为了解决这个问题歌截镰,一组来自英国和美国的进化生物学家沃萌,在科学期刊《美国国家科学院院刊》上发表了一篇美丽而精彩的论文多。

论文作者赵丽江照片运用复杂的统计方法进行了大量的动物解剖分析拌。他们的结果显示按钙,大多数动物群体在很早的时候就达到了解剖学多样性的顶峰汾查萝,但在少数例子下勺苗惺,存在解剖学多样性在后来仍有增加的情况室。同时闪誊都,他们还发现了最有可能导致这些变异规律的原因疮档。

动物有很多不同的解剖学部位挪,每个部位的形态和形状都具有很大的差异肠。例如皋,昆虫有一个头和六条腿瓣,而海葵(无脊椎动物)没有七勤。这些特征的组合被称为“躯体模式(bodyplan)”嗡稍袱,这一概念通常被用于将不同动物归类为同一门(phylum)掀般诡。现代的门类例子包括节肢动物(蜘蛛纪默董、蜈蚣惟、甲壳纲动物啤第杜、昆虫等)伍伯、脊索动物(脊椎动物和一些无脊椎动物)桨、软体动物(蜗牛队、章鱼等)和环节动物(蚯蚓和水蛭等)删。

现如今荡,动物的门类超过30种级写,其中一部分显示出具有比另一部分更大的形式范围(称为“差异”)惧季世。例如谢玛祭,脊索动物就包括有像鱼和猴子这样完全不同的动物朵,而蛔虫(线虫门)的差异就没有这么大缓度舅,它们看起来几乎都一样毖。

研究人员想要解决这些存在于群体之间和群体内部的这种差异是如何进化的档凹。他们从210种动物群体中收集了近2000个解剖特征的解剖数据娘话,在每个门中都对多个群类进行了取样甲。然后绣辽咎,他们用最前沿的统计数据方法对它们的解剖相似性进行了分析次来解,从而得到了一张分类图歇,其中每个群用一个点表示茬块,而点与点之间的距离与它们所代表的群的解剖相似性成正比陷盟龟。

根据多样性绘制的动物种群图淳。| 图片来源颂:Philip Donoghue
根据多样性绘制的动物种群图统好。| 图片来源涩搪把:Philip Donoghue

他们的研究结果表明妇密,每个门中的不同群都在这张图上齐整地聚集在了一起俯淑,正如由它们共有的躯体模式所预期的那样窃素。例如米蒂揽,在这张图上遍,蜘蛛更接近昆虫和其他节肢动物电协,而鱼更接近哺乳动物和其他脊索动物红楼人物-其他娇杏你的H.m.吮。一个门的成员所占领的地图区域速沙,显示了这一门在解剖学上的多样性闪哩,其中脊椎动物和节肢动物的面积最大瓢。

值得一提的是涧当啃,大多数谢戈果发言(例)门类都在动物起源之后不久就达到了它们的差异水平紊,除了四门例外蛔:节肢动物剿割、脊索动物斥承、软体动物和环节动物的差异水平仍保持了继续扩大摩局,它们有一些成员在进化过程中从水里过渡到了陆地上谭勤奥。迁移到陆地之后的它们面临了新的挑战莫,使得进化出了新的身体部位扳。

更重要的是沛,这些生物门类之间具有非常大的差异莫,它们在地图上显示出有很大的空白区域卑。但当向分析中加入已灭绝的物种化石后贫痘,不同门类之间的差距就缩小了邦鲍卷。这表明早期的动物与它们如今的样貌并没有多么不同寸顷革。动物的早期进化探索了许多不同的解剖学可能性淌,但是一些躯体模式的灭绝放大了它们的不同吭徒。

最后牛,研究人员试图找出动物的差异性与其他生物特征之间是否存在联系线察狙。他们发现一个门所具有的差异越大冷沥,那么细胞类型的数量钾查、体型和物种数量就越大辈骸。

此外惮协,这还与基因组的大小有关护蛙模,但与基因组中的蛋白质编码基因的数量无关断。我们知道丘剧去,基因组的某些部分是用于调节人体蛋白质的工作时间和位置鞍,而不是制造蛋白质本身的郴荒迸。这篇论文的作者认为蟹辖,如果差异性的程度与动物门类的基因组大小有关卢熊焕,而与门类中的基因数量无关姑,那么这就意味着基因调节在动物多样性中所发挥的作用比新基因的出现更大貉陵。

这项研究为动物起源描绘了一幅新的图景拘室颠,其中大多数动物门类在早期就探索了它们的解剖多样性耙镣,但是从水中到陆地的过渡导致一些门类出现在了地图的新区域中菩靖却。动物原本是同族的凳,而我们看到的现代差异是因为一些中间种群的灭绝而产生的结果圭。

所有的这些差异性都与基因调节的进化密切相关亲坤。更多的解剖数据娜蜗、更多的化石物,以及对基因调节的进一步研究喜,将对我们进一步理解动物们无穷无尽的最美丽与最奇妙的形态至关重要茬遍。


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  • 发布日期庭:2018年09月21日
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