野生假說(shuō)表明昆蟲(chóng)的翅膀起源于魚(yú)的鰓

第一批在地球上飛行的動(dòng)物可能從它們的鰓進(jìn)化出翅膀。

來(lái)自捷克共和國(guó)和德國(guó)的一組研究人員分析了大約3億年前的飛蟲(chóng)史前化石，并確定了看起來(lái)非常相似的翅膀和鰓狀結(jié)構(gòu)。

這一發(fā)現(xiàn)表明，一些最早有翅膀的昆蟲(chóng)是水生或半水生的幼蟲(chóng)，其結(jié)果可能有助于解決困擾當(dāng)今進(jìn)化生物學(xué)家的最大謎團(tuán)之一：昆蟲(chóng)從哪里得到翅膀？

“雖然我們的化石肯定不代表有翼昆蟲(chóng)的祖先 - 它們是幼蟲(chóng)，并且該組的成年蟲(chóng)已經(jīng)擁有功能齊全的翅膀 - 但它仍然是一個(gè)相對(duì)古老的昆蟲(chóng)群。解釋捷克科學(xué)院（CAS）的昆蟲(chóng)學(xué)家Pavel Sroka。

“鑒于蜉蝣和蜻蜓等其他古代昆蟲(chóng)分類(lèi)群的幼蟲(chóng)也是水生的，它支持了水生環(huán)境在有翅昆蟲(chóng)進(jìn)化的最初階段發(fā)揮重要作用的可能性。

顯然，天空中的生命與水中的生命是天壤之別，然而，在昆蟲(chóng)的進(jìn)化時(shí)間線(xiàn)中，似乎有一條看不見(jiàn)的線(xiàn)將兩個(gè)棲息地連接起來(lái)。

從歷史上看，大多數(shù)關(guān)于有翅昆蟲(chóng)的討論都有假設(shè)他們的祖先是陸地上的，但最近的遺傳和化石證據(jù)表明，第一批昆蟲(chóng)可能類(lèi)似于水生或半水生甲殼類(lèi)動(dòng)物。

因此，一個(gè)假設(shè)路線(xiàn)認(rèn)為昆蟲(chóng)的翅膀是從肢體狀的附肢進(jìn)化而來(lái)的，而另一種觀(guān)點(diǎn)則認(rèn)為它們是從鰓狀附肢進(jìn)化而來(lái)的。

這些相互競(jìng)爭(zhēng)的理論有時(shí)被稱(chēng)為“飛鼠”和“飛魚(yú)”理論，但也有第三個(gè)假設(shè)腿部和鰓結(jié)構(gòu)的融合都有助于翅膀的進(jìn)化–一個(gè)奇怪的松鼠魚(yú)雜交種，如果你愿意的話(huà)。

證明任何理論正確的問(wèn)題在于，古代昆蟲(chóng)化石極為罕見(jiàn)。更重要的是，它是通常假設(shè)這些生物作為幼蟲(chóng)的發(fā)育方式暗示了它們的進(jìn)化，盡管幾乎沒(méi)有證據(jù)表明情況確實(shí)如此。

不過(guò)支持基因研究表明幼年蜉蝣的鰓和翅膀具有相似的發(fā)育起源。

今天，現(xiàn)代甲殼類(lèi)動(dòng)物通過(guò)它們的外骨骼呼吸，但蜉蝣、蜻蜓、豆娘和更多與水生棲息地相關(guān)的昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)，通過(guò)腹部的鰓呼吸.

現(xiàn)在，對(duì)大約3億年前昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)的化石分析暗示了這些結(jié)構(gòu)如何成為翅膀。

代表不同發(fā)展階段的昆蟲(chóng)化石是在德國(guó)的一個(gè)巖層中發(fā)現(xiàn)的，其歷史可以追溯到大約3億年前。

作為幼蟲(chóng)，這些生物看起來(lái)有點(diǎn)像三葉蟲(chóng)。在如此早期的發(fā)育階段，該物種被稱(chēng)為Katosaxoniapteron brauneri，具有側(cè)向生長(zhǎng)的邊緣，或“襟翼”，似乎適合水生生活方式。頂部和底部皮瓣看起來(lái)非常相似，并顯示出與呼吸相關(guān)的絲狀。

然而，在成年期，最靠近頭部的襟翼會(huì)變成翅膀。

Sroka和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們的研究結(jié)果“有力地支持了翅膀是從祖先鰓的前身進(jìn)化而來(lái)的觀(guān)點(diǎn)”。

“胸部扁平突起的最初形式，產(chǎn)生了后來(lái)的翅膀，因此可以作為呼吸器官出現(xiàn)，”說(shuō)斯羅卡。

但需要更多的證據(jù)來(lái)證明這一假設(shè)，該假設(shè)仍處于起步階段。直到 2010 年左右，科學(xué)家們才恍然大悟從遺傳學(xué)上講，昆蟲(chóng)和甲殼類(lèi)動(dòng)物密切相關(guān)。

水生遠(yuǎn)古昆蟲(chóng)的生活仍然是一個(gè)有待解開(kāi)的謎團(tuán)。

該研究發(fā)表在通信生物學(xué).

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