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科学家发现最早两边对称虫!假如不是对称,或许你连头都进化不出来

admin 2019-11-16 215人围观 ,发现0个评论

《天然》刊文古生物学家发现夷陵虫,证明两边对称动物寒武纪前已呈现。咱们的身体为什么是对称的?对称对演化有玫瑰花怎么折什么重要意义?

文/记者 李鹏 修正/刘昭

新媒体修正/房永珍

9月4日,《天然》杂志刊发了一项中国科学院南京地质古生物研讨所前期生命研讨团队的研讨成果,他们在三峡区域埃迪卡拉纪(地层又称艾迪卡拉纪、震旦纪,是元古宙最後的一段时期,一般指6.35-5.41亿年前)中发现了一块共同的虫子化石,它两边对称的分节形状和终究行迹一起保存,身体呈穗状,科学家将其命名为夷陵虫。

夷陵虫是现在在寒武纪之前发现的仅有的身体分节、具有运动才能,并能够构成接连的遗址的两边对称动物。科学家发现最早两边对称虫!假如不是对称,或许你连头都进化不出来夷陵虫的发现为两边对称动物身体分节在埃迪卡拉纪的呈现供给了直接的化石依据,也为探究该时期许多遗址化石的造迹者供给了重要依据。

▲穗状夷陵虫实体(左)、遗址(右)和化石康复(中)(图片来历 中国科学院南京地质古生物研讨所)

两边对称动物是怎样来的?

对称、分节、运动……这些特征对大大都现代动物来说,简直现已是"标配"。身体两边对称和分节现象的发作是动物演化史上极为重要的事情。两边对称使动物的身体有了显着的背腹、前后和左右之分,动物的运动从不定向趋向定向,神经系统和感觉器官也逐步会集于身体前端,这些改变促进了动物头部的进化。

▲这些都无一破例地归于两边对称动物(图片来自网络)

常见的两边对称动物有哺乳动物、爬虫类等。已然哺乳动物归于两边对称动物,人类天然也不破例。例如,咱们的眼、手、脚、耳都是成双成对的,鼻子虽然只一个,却又有两个鼻孔并排。

长期以来,许多人疑惑不解的是,包含人类在内,这种两边对称的身体结构特征是怎样构成的呢?

身体两边对称和分节现象的发作是动物演化史上极为重要的事情。此前科学家们现已发现,在距今约5.3亿年前"寒武纪生命大迸发"中,呈现了许多以三叶虫为代表的具有分节的两边对称动物。

▲三叶虫化石标本(图片来自网络)

咱们估测在寒武纪之前的埃迪卡拉纪,这些三叶虫应该有愈加陈旧的先人,可是一向没有找到牢靠的化石依据。现在的最新发现则供给了很好的依据支撑。

▲寒武纪清江生物群相貌概览(图片来历 中国科学院地质与地球物理研讨所)

如今地球上,动物界大约有99%的物种都隶归于两边对称动物,一些进化学家估测,这些两边对称动物或许来源于一个陈旧的一起先人,但由于前期动物化石记载匮乏,长期以来人们对两边对称动物的来源和进化机制存有较多争议。因而通过对现存陈旧动物类群基因组比较剖析,以重构并揣度两边对称动物先人的基因组特征,被以为是处理这些争议的要害途径。

对称动物在成长过程中怎样传递信息?

咱们是否想过一个问题:咱们的两条腿,两条臂膀为何总是长得相同长?在正常发育的状况下,他们并不会长得一条长一条短,也历来不会一条腿、一条臂膀长得较快,而另一条则比较缓慢。它们像是约好了相同,总是快慢同步?这内涵的机制是什么?

上任于澳大利亚莫纳什大学再生医学研讨所的发育生物学家阿尔贝托罗塞洛-迪兹,其领导的一项关于小鼠胎儿在发育过程中怎样坚持对称性的研讨能够供给一个十分具有价值的参阅。通过使胎儿的一侧肢体成长得比另一侧慢,研讨人员调查到了细胞之间是怎样沟通并终究批改这种不对称的。这也是现在为止科学家初次成功地调查到这种现象。

在该项研讨中,在通过一年的失利测验今后,罗塞洛-迪兹及其团队研讨人员借用曾经开发的、用于修正实验室培养皿中细胞的技能,向小鼠胚胎的左后腿注射了一种能够按捺腿部成长的细胞。他们发现,被按捺安排周围的细胞会向胎盘发送信号,然后胎盘又会向小鼠胚胎的其余部分(包含另一条后腿)发送信号,让它们减缓成长,直到成长遭到按捺的肢体赶上进展,这样肢体就康复了对称性成长。相关研讨现已宣布在2018年6月的《公共科学图书馆生物学》上。

▲发育中的小鼠胚胎

可是直到现在,肢体这种对称性成长的内涵机制仍旧还有一些问题没有搞清楚。比方,一旦后增加的肢体到达相同的成长水平,另一个肢体又是怎样知道何时开端再次成长的呢?因而,生物体的这种对称机制还需要继续的探究。

天然界中还有辐射对称动物这一大类

除了两边对称动物,天然界中还有辐射对称动物这一大类。从生物的进化史咱们能够了解到,从真核生物开端生物体的身体对称分两种,一种是两边对称,另一种是辐射对称,辐射对称的动物外形一般为圆饼状或许水桶状,如珊瑚虫、水母、海星、海葵等。

▲珊瑚虫是一种海生圆筒状腔肠动物

或许有人会说,我看到的珊瑚分明是下面树枝状的姿态呀!

其实,这些不是珊瑚虫,而是珊瑚虫排泄的石灰质骨骼构成的珊瑚。仅仅珊瑚虫在活着的时分,它们总是与现已构成的珊瑚依存在一起,让许多人对珊瑚虫的姿态发作了误解。

呈辐射对称的水母头上总是顶着一把"大伞",总是让人充满了浪漫的遥想:

相同是辐射对称的海星一般便是下面的姿态:

一般来说,辐射对称生物外形扁平,没有左边右侧的差异,只要上下或许前后,相应地运动才能缺少或许有较低运动才能,首要是向前后运动,常见的有比方海葵之类的固着动物,水母等起浮动物,海星等缓慢生物。

就生物的演化而言,两边对称比辐射对称的动物要高档一些。由于辐射对称动物由外胚层和内胚层发育而来,只要两个胚层。而由两胚层动物演化而来的两边对称动物则有三个胚层,多了一个中胚层。中胚层是指胚胎发育过程中,处在外胚层和内胚层之间的细胞层,具有这样身体结构的动物也被称之为三胚层动物。中胚层能够发育为躯体的真皮、肌肉、骨骼及其他结缔安排和循环系统。

两边对称使动物有了前后、左右、背腹的差异,使其能够更好的习惯环境的改变。因而5亿多年曾经它们在海洋中呈现今后,很快就处于优势方位,并终究导致了寒武纪生命的大迸发。

对称动物并不意味着肯定对称

不管是两科学家发现最早两边对称虫!假如不是对称,或许你连头都进化不出来边对称动物,仍是辐射对称动物,其对称也都是相对的。德国哲学家莱布尼茨说过:"世上没有两片彻底相同的树叶。"这句道理在天然界也相同适用。

虽然人类的体型看起来是比较对称的,但内脏散布以及大脑分工等并不对称,而是有着详细的功用差异。别的,人体的一些器官左右对称也都是相对的,其往往在巨细或许详细形状上会存在一些差异,比方左右脸型、眼睛、鼻孔等,乃至女生左右乳房等都不对称,一般的状况便是一大一小,乃至在方位上左右都有凹凸之别。在人体内部,就更不对称了。一般咱们的心脏在身体左边,而肝脏坐落身体右侧,咱们的大脑的左右脑也不是对称散布的,它们都有着不同的功用结构。

▲人体的内脏呈现出非对称性散布(图片来自网络)

▲人的大脑看似对称散布,实践左右脑功用不同(图片来自网络)

在其他两边对称动物中,一些品种或许会由于日子习性导致体型发作一些改变,比方比目鱼。一般人们所见的鱼,身体也是呈对称状况,在游动的时分,这些鱼遭到的阻力也会更小。可是比目鱼的眼睛长在同一边,看起来感觉很别扭。其实比目鱼刚刚孵化出来的时分,和一般的鱼相同,一边一只眼睛,身体也是两边对称。可是差不多20天后,它们的一只眼睛开端移动,当两只眼睛在同一侧接近的时分,就不会再移动了。

比目鱼的眼睛为何会呈现这样的改变?研讨发现,比目鱼的日子习性十分风趣,在水中游动时不像其它鱼类那样脊背向上,而是有眼睛的一侧向上,侧着身子游水。它常常平卧在海底,在身体上覆盖上一层砂子,只显露两只眼睛以等候猎物和逃避被捕食。这样一来,两只眼睛在一侧的优势就显示出来了,当然这也是动物进化与天然选择的成果,是它们在繁殖的过科学家发现最早两边对称虫!假如不是对称,或许你连头都进化不出来程中依据环境和生计的需求而随之进行了身体的改变。

▲比目鱼的眼睛长到了一边

旅居蟹是一种以螺壳为寄体的螃蟹,它自己不打洞,却专门旅居在螺类的壳体里边。旅居蟹除了少量的品种之外,一般是左右躯体不对称的,尾节也常常不对称,它们的两个钳子显着巨细不等,这首要是便于旅居在海螺的壳中。

▲旅居在海螺壳中的旅居蟹

还有一种阴阳蝶很有意思。这种蝴蝶和一般的蝴蝶不相同,翅膀上的斑纹并不对称,两边翅膀形状一般也不相同。这种蝴蝶宝贵又共同,能够发作这种蝴蝶的几率很小,并且它也一起具有男女两种特征,所以被称为阴阳蝶。

▲阴阳蝶

天然界中也存在彻底不对称的动物

当然,天然界中也仍然存在着许多彻底不对称的动物,比方海螺便是典型。科学家们调查发现,一般带软体的动物,身体往往都是不对称的,它们的外壳也是呈现螺旋状。

▲不对称的海螺

除此之外,还有其它一些动物也是不对称的,比方原生动物门的许多动物。它们的首要特征是身体由单个细胞构成,因而也被称为单细胞动物。这类动物大都结构和功用简略,运动才能也弱,首要附着在必定的区域随水流摇摆,缺少自主运动才能。

▲这些纤毛纲的原生动物都不是对称的

生物进化史的开展标明,地球上自生命呈现今后,在绵长的进化进程中从不对称向对称开端演化,也便是彻底不对称动物要比对称动物初级,原生动物们的动物集体便是地球上最原始、最简略、最低一级的动物。

生物为何会由不对称向对称进化?

已然不对称动物要比对称动物初级,那是什么原因推进不对称动物向对称动物进化呢?不少科学家人为,是适者生计的天然法则在起着内涵的效果。

比方两边对称的动物,一些理论以为,由于生命来源于海洋,从动物演化上看,这种体型首要是由于动物从水中漂浮日子进入到水底匍匐日子的成果。由于这种体型对动物的进化具有重科学家发现最早两边对称虫!假如不是对称,或许你连头都进化不出来要意义,其身体反面开展了维护的功用,腹面开展了运动的功用,向前的一端总是首要触摸新的外界条件,促进了神经系统和感觉器官越来越向体前端会集,逐步呈现了头部,使得动物由不定向运动变为定向运动,感应更为精确、敏捷而有用,所习惯的活动范围更广泛,一起两边对称不只适于游水,还适于匍匐。

而两边对称动物只要把握了水中匍匐的技巧,才有或许进化到陆地上匍匐。因而许多古生物学家以为,两边对称是动物从水生开展到陆生的重要条件。

也有研讨人员以为,在地表上生计的生物,它的对称性还来自于空间的均匀性,假如一个生物体生的不对称的话,那么它很有或许在重力的效果下不能保持平衡。其实咱们见到的植物,绝大大都的茎干都是圆形的或许其他对称形状,也是这样的道理。

在某种程度上,动物的对称性也是天然界中生物演化开展的成果。对称性使得生物的习惯性和活动性更好,更利于主动地寻觅更有利的日子环境,以便在天然界生计繁殖。

参阅文献:

1玛雅米勒(Maya Mille科学家发现最早两边对称虫!假如不是对称,或许你连头都进化不出来r).为什么咱们的身体是对称的?举世科学(企鹅号)https://new.qq.com/omn/20181024/20181024A1PNEI.html

2、刘凌云、郑光美主编《一般动物学》(第三版),主编. 高等教育出版社,2003年 10

3、粱祖霞.风趣的动物对称性[J]. 大科技.1998年05期

出品:科普中心厨房

监制:北京科技报 | 科学加客户端

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