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【無腳仲好?】5.18 億年雲南火把蟲化石有腳變無腳 為迄今最早退化例子

2020/3/2 — 13:30

腳是非常重要的肢體,有誰會想失去它們?不過,最新刊於 Current Biology 的研究發現證據顯示,火把蟲 (Facivermis) 原本有腳,但因為多年無用以活動,在 5.18 億年前的寒武紀變回較原始的無腳生物,居於海底的固定位置,發現更是現今已知最早的「向後」演化的例子。

英國艾克斯特大學古生物學家馬曉婭指,我們通常認為生命是從簡單結構演變為更複雜的身體,但偶爾會看到相反的情況。她又表示,研究最令團隊興奮的是,即使在地球生物演化的早期階段,也見到二次損失改變 (secondary-loss modification) ,在這個案例,「回帶」至再失去部份腳已經出現。

主流學說認為,多細胞生命在 6.35 億年前的埃迪卡拉紀 (Ediacaran) 出現,但直到約 5.41 億年前開始的寒武紀,地球生命才爆炸性地變得更具多樣性,即為期 2,500 萬多年的「寒武紀大爆發」。在這個地球史上相對短時間的演化事件,全球海洋生態系統中的大多數主要動物門也已經出現,成為現時近乎所有倖存多細胞生物的基石。

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當時寒武紀生物演化出的功能,對於今天的生物相當普遍與正常,但當時這些特徵都可能是異類:眼睛、脊椎、頭部、雙側對稱,當然也有腳。不過,就算生物演化出某一特徵,不等於永遠都需要它。例如蛇的祖先,原本也有腳,但由於演化出另一種完善的運動模式,結果失去四肢。竹節蟲目亦在演化過程中曾多次出現二次損失改變,不斷失去翅膀再重新長出翅膀,現存大多數的竹節蟲翅膀通常退化。

人類已發現數十年的火把蟲,有否出現二次損失改變則是個謎。火把蟲身長底尾部呈球狀,肛門周圍有鉤,靠近頭部有五對羽毛狀的附肢。過去有些研究認為,火把蟲可能可填補無腳環神經動物 (Cycloneuralia) 與已滅絕有腳葉足動物 (Lobopodia) 之間的演化空白期。

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最新來自雲南澄江的雲南火把蟲 (Facivermis yunnanicus) 化石顯示,雲南火把蟲下方有一條管,顯示火把蟲可定居於海床,情況如現化管蟲相似。因此,火把蟲的腳根本無用,隨時間流逝而消失。有參與研究的古生物學家 Richard Howard 指,雲南火把蟲的大多數近親都有 3–9 對下肢來行動,但研究表明火把蟲只會留在原地,以上肢過濾水中的食物。

雲南火把蟲
Credit: Howard, R.J. & et al. (2020).

雲南火把蟲
Credit: Howard, R.J. & et al. (2020).

雲南火把蟲意想圖
Credit: Franz Anthony

雲南火把蟲意想圖
Credit: Franz Anthony

團隊的演化樹分析認為,火把蟲與環神經動物無關係,是純粹的葉足動物;其他葉足動物有兩種截然不同的腳,較長的位於身體前方用以抓緊東西,較短的則在下方用來爬行,而火把蟲失去了下肢,上肢則演化成用來過濾食物的附肢。

另外,葉足動物最終演化成昆蟲、蟹、蝦和蜘蛛等的節肢動物、緩步動物與有爪動物。團隊則推斷,火把蟲可能由有爪動物演化出來。報告的結論指,火把蟲提供了罕見的寒武紀早期二次損失改變例子,以適應高度特化的定居方式。

來源:
Science Alert, This Worm That Lost Its Legs Is The Earliest Known Example of Evolutionary Reversion, 28 February 2020

報告:
Howard, R.J., Hou, X.G., Edgecombe, G.D. & et al. (2020). A Tube-Dwelling Early Cambrian Lobopodian. Current Biology. doi: 10.1016/j.cub.2020.01.075

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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