【地球演义】第三十九回 后口动物的征途

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又要祭出这幅足以辟邪的面孔了[1]。这是一只生活在5.4亿年前海洋中的小动物,名叫Saccorhytus(皱囊虫)。它的身长只有1毫米左右,真的是微不足道。虫如其名,它的身体结构简单到就是只有一个开口的袋子,遇到食物就张开伸缩性的袋口吞下。由于没有肛门,消化后的残渣仍然从袋口吐出来。这样的消化方式,也就相当于刺胞动物或者栉水母动物的水平。

但它却是已知最早的后口动物。

等等,后口动物不是根据“原肠胚的胚孔发育成肛门”来定义的吗?这货连肛门都没有咋就会是后口动物了捏?

奥秘就在它身上那四对锥形的孔洞。早期的原口动物的呼吸和排泄依靠表皮以及表皮发育成的附肢和皮鳃,而后口动物则是让水从口流入身体内部的腔室(鳃腔),然后从鳃孔流出,完成气体交换和废物排出。皱囊虫身上的孔洞被认为是鳃孔的雏形。而鳃孔和由它演化成的鳃裂,是后口动物最典型的特征(虽然后来脊椎动物登上陆地,改用肺呼吸,成体的鳃裂消失,但在胚胎发育过程中依然会出现鳃裂结构)。

皱囊虫的后代成功度过了埃迪卡拉纪末期的大灭绝,它的继承者们在显生宙尝试着各种生存模式,包括固着滤食,缓慢爬行和快速游走。

寒武纪早期的后口动物先祖基本形态像是一个小蝌蚪,它的主要器官集中在身体前部膨大的部分里,包括消化道,生殖系统,鳃孔和鳃腔。这个小蝌蚪似的动物没有能够咬合的上下颚,靠鳃腔过滤海水中的食物颗粒为生。肛门后有一条分节的充满肌肉的小尾巴,那是它的运动器官。在寒武纪早期的各个后口动物分支(古囊动物,古虫动物,棘皮动物,脊索动物)中,都能够看到这个小蝌蚪的影子。

海鞘的幼虫可以帮助我们想象蝌蚪状的早期后口动物祖先的样子。图片来源见水印。

有一支后口动物的中胚层发育出发达的石灰质内骨骼——别误会,它们没有演化出脊索——内骨骼是各种形状的骨板,骨针和骨片。由于身体笨重,它们基本上选择了固着滤食和缓慢爬行的生活方式。尾部先是用来固定身体,后来逐渐退化。一些新的运动器官,比如水管和羽腕,演化出来。这一支包括古囊动物和它们的后裔棘皮动物,它们后来向着越来越奇葩的身体结构演进。关于寒武纪的棘皮动物,会在之后的章节单独介绍。

古囊动物被认为是棘皮动物的祖先,由于体态古怪,研究者甚至无法确定它身上的孔洞到底哪个是口哪个是肛门。但依然可以看到它的尾部。图片来源自[2]。

寒武纪的海扁果纲棘皮动物,它的尾巴可能是用来挖掘泥沙和固定身体。图片来源自http://fossilmuseum.net/

后口动物的另一支向着快速游走方向发展,它们保留了发达的尾部,并演化出流线型的身体,古虫动物和脊索动物就属于此类。正是这一支最终演化出脊索,脊椎,上下颚和四肢,登上了地球生命演化的巅峰——当然,这是很久很久以后的事了。

古虫动物化石,一分为二的身体构造是古虫最大的特征,它的前半身有鳃裂和鳃腔,是典型的后口动物特征,分节的尾部又像是环节动物或者节肢动物。图片来源自网络。

空旷的新世界孕育着无限的可能,后口动物在激烈的生存竞争中不断改变着自己的身体结构,等待着自己的时代的来临。


天外来客般的海羊齿和海星。棘皮动物是后口动物中极度特化而又多样的一支。图片来源自网络。

地球名片

生物分类:动物界-后口动物亚界

存在时间:寒武纪 至 现代

现存种类:50000种以上

化石种类:难以统计

生活环境:海洋,淡水,陆地

代表特征:三胚层,原肠胚孔形成肛门,胚胎发育中出现鳃裂

包含门类:脊索动物门,半索动物门,棘皮动物门,古虫动物门


参考文献:

[1]Jian Han, Simon Conway Morris, QiangOu, Degan Shu & Hai Huang, Meiofaunal deuterostomes from the basal Cambrianof Shaanxi (China). Nature(2017), doi:10.1038/nature21072

[2]D-G Shu, S Conway Morris, Jian Han, J-N Liu, Ancestral echinoderms from the Chengjiang deposts of China. Nature (August 2004) 430(6998): 422-8, DOI: 10.1038/nature02648

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