中国科学家对脊椎动物起源的研究获得重大进展

　　[AD340X300]脊椎动物是如何起源的？是如何从文昌鱼状的祖先演化出脊椎骨来？人类的眼睛、鼻子和耳朵是同时出现或者起源于多次进化事件？我们祖先的脑与现代脊椎动物的脑是否一样？什么是脊椎动物进化的开端，是脊椎或是头颅，或者以上两个都不是而是其它?这些困惑了科学界一个半世纪的问题，在中国科学院南京地质古生物研究所陈均远教授等人近日的一项研究中找到了答案。
   
    为了进一步探索脊椎动物的起源，从１９９５起，陈均远教授在昆明西山海口附近采集了３００余块海口虫化石标本，并和美国脊椎动物专家J.Mallatt教授对海口虫开展了系统分支生物学的研究。研究结果证明海口虫是一个处于无脊椎动物向脊椎动物进化过程中的中间类型生物。海口虫这一中间类型的特殊地位，好象是一块解开埃及古文字之谜的罗赛特碑，为人类解开脊椎动物起源之谜提供了科学实证。
   
    海口虫化石的发现于昆明海口附近五亿三千万年前下寒武纪的古老地层中，属于澄江动物群的一部分,并于１９９９年１２月公布于英国权威刊物《自然》杂志。云南东部早寒武世的澄江动物群化石的发现，被称为“２１世纪最惊人的科学发现”，使科学家们找到了一把解开生命起源之谜的钥匙。
   
    此后，陈均远和他的科学小组继续对所发现的化石进行了深入的观察，先后与台湾清华大学细胞生物学家李家维、美国文昌鱼专家N. Holland和脊椎动物专家J.Mallatt合作，对脊椎动物的起源开展了一系列的探索。２０００年以来他们陆续发现海口虫有原脊椎、颚动脉、上下唇、嗅觉神经（有可能是嗅觉神经球）、视觉神经、鼻孔、 肌肉纤维、脊索鞘纤维、腹部肌肉等重要解剖学构造。
   
    同时，科研小组还对脑的结构作了新的解释，认为海口虫虽然已经有了较大的脑，但脑的组成与现代脊椎动物不同，缺乏端脑，主要由间脑、中脑和后脑所组成。端脑是高级脊椎动物非常重要的组成部份，它具有学习、协调、记忆等功能。以上发现表明脊椎动物脑的起源以间脑的扩增为特征，端脑的出现和扩增是在间脑扩增事件之后。由于端脑的不断扩增和演化最终导致包括人类在内有智能生命的出现。
   
    陈均远教授和J.Mallatt教授还在海口虫两块背腹压扁标本发现了间脑前端一对向前突起，这一对突起解释为嗅觉神经（甚至有可能是嗅觉神经球）。嗅觉神经或嗅觉神经球是端脑的组成部分。这一发现表明海口虫已经有了以嗅觉神经为代表的原始性质端脑的存在，并进一步支持了嗅觉功能是端脑原始功能这一观点。
   
    脊椎骨是脊椎动物一个重要特征，是由文昌鱼状祖先体内一条纵向塑性软管状构造--“脊索”变化而来，但变化过程一直令人困惑不已。在海口虫体内发现的原脊椎，为脊椎骨起源于脊索、由原脊椎进化而来提供了新的科学解释。
   
    现生脊椎动物的头部有发达的眼睛、鼻子和耳朵等感觉器官。这些感觉器官的出现为脊椎动物脱离祖先的滤食方式向积极捕食方式变化提供了可能。但这些感觉器官是否同时出现，或者通过多次事件演变而来？这一直是一个有争议性的科学问题。海口虫只有侧眼，没有类似于耳朵的听觉器官这一事实对这一迷团有了个解释：脊椎动物头部的感觉器官不是同时出现，其中以视觉器官即眼睛的出现最早。最近在海口虫化石发现了嗅觉神经和鼻孔构造，这一发现表明嗅觉器官在海口虫时期已经出现了。
   
    尽管海口虫已经有了类似于下上唇结构，但口须和内柱等构造表明海口虫的取食方式，仍然处于原始的滤食性方式。但海口虫鳃裂较宽，鳃弓很粗而且具有关节构造等特征表明它已经具备由肌肉伸缩来进行泵水的能力，由此可见海口虫已由原有的消极的滤食方式进化到积极的滤食方式。
   
    什么是脊椎动物，脊椎动物的主要特征又是什么这一问题始终困惑着我们，过去曾以脊椎骨或头颅作为特征来界定脊椎动物，但界定所依据的标志性特征均存在明显的缺陷。鉴于以上的原因，陈均远教授等提出神经脊动物新的概念。这一概念以有无神经脊作为区别无脊椎动物与脊椎动物关键特征，因而神经脊动物将包括海口虫和云南虫在内的脊椎动物的祖先类群和脊椎动物的冠支类群。
   
    陈均远教授与J.Mallatt教授最近即将出版的关于脊椎动物起源的成果得到了学术界的高度赞赏。美国脊椎动物起源的著名学者B.G.Northcutt评论说：“这是２０年以来脊椎动物起源最重要的研究成果之一。作者对这一令人着迷的寒武纪脊索动物解剖学的分析，做出了出色的工作，这个成果值得大家来祝贺。”
   
    摘自：新华网