点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:蜗牛与海星 谁才是脊椎动物近亲
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

蜗牛与海星 谁才是脊椎动物近亲

来源:科技日报2021-07-29 11:15

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  大约6亿年前,地球上最早的动物诞生了。此后,它们演化出了令人惊叹的多样性,形成了包括人类在内的数百万个物种。但是,人类是如何由最原始的动物一步步演化而来的?在拼凑起这个漫长的演化故事之前,首先需要知道我们与其它动物群体的关系。

  回顾人类的谱系树,我们很容易看出我们属于人科、灵长类和哺乳动物。甚至早在两千多年前,亚里士多德就已经因为哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类都拥有脊椎这一共同特征,将它们归为一类,即我们所说的脊椎动物。

  脊椎动物的起源深藏于动物的生命史之中,最早的脊椎动物化石可以追溯到5亿多年前。在过去150年中,关于这些早期化石的研究一直争议不断,想要破解这种古老关系非常困难。最近,一篇发表于《科学·进展》的研究提供了一些新见解。

  海星长久被认为是人类近亲

  一个多世纪以来的普遍观点认为,与人类最亲近的无脊椎动物是一个与脊椎动物完全没有相似之处的群体:棘皮动物,包括海星、海参和海胆。

  1908年,奥地利动物学家卡尔·格罗本首次提出了这个观点。格罗本研究了不同物种最早的胚胎发育事件(胚胎的第一个细胞是如何分裂的,以及嘴最初是如何形成的),从而将绝大多数动物划分为两大分支。他认为,脊椎动物和棘皮动物属于后口动物,其它无脊椎动物属于原口动物,包括昆虫、蚯蚓、软体动物和线虫。

  长久以来,权威观点一直认为脊椎动物与棘皮动物关系密切。但最近,通过比较不同动物的DNA,研究者重建了演化的谱系树,看到了一些意想不到的结果。这些新结论向上述传统观点提出了质疑。同时,研究者还在一些原口动物中发现了原本被认为只出现于后口动物胚胎发育过程的特征。

  这些结果表明,棘皮动物是脊椎动物近亲的证据可能比长期以来认为的要弱。

  新发现带来新挑战

  DNA序列的变化记录了不同动物之间的关系。比较了整个动物王国的基因DNA序列,以重建动物的演化谱系树。

  为了确认DNA数据能否有力地支持脊椎动物和棘皮动物之间的密切关系,研究者研究了只存在于脊椎动物和棘皮动物中,但在其他动物中没有发现的DNA变化的数量。在这个过程中,任何共同特征的出现,都将是支持这一密切关系的证据。

  在研究者关注的大约5000个不同的基因中,对于其中的70%,原口分支能得到比后口分支更多的独特变化的支持。这意味着原口分支上动物的DNA有很多共有而区别于其他分支的变化,DNA证据有力地支持了这一点。相比之下,脊椎动物和棘皮动物的密切关系却没有充足的证据来证明,它们之间相同的特有DNA变化较少。

  接下来研究者尝试了脊椎动物、棘皮动物和原口动物的不同排列,并用3种方式分别构建演化树:第一种典型的后口树认为脊椎动物和棘皮动物是近亲;第二种演化树里的棘皮动物与原口动物的关系比与脊椎动物的更密切;最后一种的脊椎动物与原口动物的关系比与棘皮动物更密切。

  研究者发现对很多基因来说,并没有大量的DNA变化能够支持这3种演化树中的任何一种。在显示出明显倾向的基因分析中,只有略超过半数的基因显示,后口树成立的可能性比另外两种可能性更高。结果显示,脊椎动物、棘皮动物和原口动物这三个分支在很短的时间内就彼此分开了,因此DNA没有充足的时间形成大量变化。也就是说,现在很难判断与这些群体相关的这三种演化树中,哪一种才是正确的。

  两支后口动物演化速率慢

  为什么以往的大多数DNA研究都支持后口树,而新的实验却表明这种树与另外两种几乎没有区别?研究者想要知道,当不同的分支以不同的速度演化时,分析过程是否会更容易产生错误。

  为了找到答案,研究者利用计算机模拟了每个场景中DNA的演化过程,从一个代表祖先动物的随机合成的DNA序列开始。这三种演化树都显示,这个DNA序列可以通过积累变异实现演化。

  当研究者根据后口树进行模拟时,总能正确地构建这棵树;但在模拟其他两棵树的数据时,结果并不总是正确,错误不时会发生。当研究者增加不同群体演化速率的差异时,这种错误就愈发频繁。

  这一结果表明,在真实的DNA数据中可能存在错误,然而即使出现错误,研究者也能重建后口树。这一错误的原因可能是两支后口动物(脊椎动物和棘皮动物)的演化速率比其他分支慢。这使得它们彼此之间的相似度看起来比它们与原口动物的相似度更高,即便它们实际上并不是近亲。

  于是研究者得出结论:一个多世纪以来,教科书中脊椎动物和棘皮动物关系密切的观点可能是错误的。这个演化问题很难解决,并且脊椎动物与蜗牛和苍蝇的关系可能都比与海星的关系更为密切。

  (马克斯·特尔福德、帕斯查利亚·卡普利撰文,张乃欣翻译,据《环球科学》)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平等党和国家领导人出席烈士纪念日向人民英雄敬献花篮仪式

  • 多彩活动迎国庆

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多