海星和它们的亲属加入。我们脊索动物属于后口动物的主要分支。最近的分子生物学研究表明其他后口动物类群组成一个属于脊索动物门的姊妹团。这个种群称为步带动物,这个团体包括含有大约7 000种描述过的物种的棘皮动物、半索动物门(这个门类约有120种襄舌虫和羽鳃类),也包括异涡虫以及上面说到的两个物种(最近发现了更多的深海物种)。除了想要在这一会合点加入我们的异涡虫,现在步带动物总门已能被人们普遍接受。
步带动物总门
我们的朝圣大军现在是一个杂糅的阵营了,它容纳了所有的脊椎动物,以及它们原始的脊索动物表亲文昌鱼和海鞘。接下来加入的朝圣者会让人觉得很意外,它们是我们在无脊椎动物中关系最近的亲戚,包括那些长相奇怪的生物:海星、海胆、海蛇尾和海参,接下来我们会称它们为“火星物种”。这些生物和另一群大部分已经灭绝的生物即海百合一起组成了棘皮动物门,字面意思是“皮肤上长满了刺”。随棘皮动物一同到来的还有各种各样的蠕虫类动物,之前由于缺乏相关的分子证据,这些生物在动物界的分类位置不在这里。类似囊舌虫(acorn worm)这样的生物,即肠鳃纲(Enteropneusta)和羽鳃纲(Pterobranchia),以前与海鞘一同被归为原索动物。现在分子证据将它们和棘皮动物一起归入步带动物总门(Ambulacraria),而且二者的亲缘关系并不太远。
还有一个奇怪的叫作异涡虫(Xenoturbella)的属也可能属于步带动物。没人知道该将这种东西放在哪里——它似乎缺少大部分典型的蠕虫应该有的一些特征,比如一个像样的排泄系统和贯穿身体的消化系统。动物学家为这种令人费解的小蠕虫换了一个又一个门类,都到了打算要放弃的地步。直到1997年,有人宣布,不管它外表长得如何,这是与海扇类(cockle)有着亲缘关系的一种高度退化的双壳类软体动物。如此自信的声明有着充足的分子证据支撑。异涡虫的DNA与海扇极为相似,并且仿佛是为了坐实此事,人们在异涡虫标本中发现了软体动物的卵。这是一次可怕的警告!就像典型的现代法医侦探的噩梦一样——受害者的DNA污染了谋杀嫌疑人的DNA——事实上,异涡虫包含软体动物DNA的原因是它以软体动物为食!研究人员再次对异涡虫进行了DNA测序,这一次特意清除了所有的内脏,他们发现了一个更令人吃惊的关系:异涡虫与步带动物总门关系很近。这个结论仍然有争议,一些研究人员坚信它们属于我们将在第27会合点遇到的无腔动物类蠕虫。但是我们还是倾向于另一个观点,即把它们的分类位置放在这里,让它们在与步带动物相遇后在第25会合点加入我们的队伍。我们暂时把这个会合点设置在大约5.5亿年前的前寒武纪晚期,但这也只是猜测。我们的25号共祖大约是我们的2.6亿代先祖。我们不知道它长什么样子,但它肯定是更像是蠕虫而非海星。一切迹象都表明,棘皮动物那星形的对称身体是从“两侧对称动物”进化而来的。
棘皮动物门是个很大的门类,包括大约6 000个现存物种和一个了不起的化石记录,一直可以追溯到寒武纪早期。那些古老的化石包括一些古怪的不对称的物种。事实上,一想到棘皮动物,人们脑海里首先冒出的就是“怪异”这个形容词。一位同事曾经将头足类软体动物(章鱼、鱿鱼和墨鱼等)描述为“火星物种”。这个说法很好,但是我觉得这个称谓应该给海星。从这个意义上说,“火星物种”是一种非常奇怪的生物,有助于通过展示我们没有的样子让我们更清楚地了解我们自己(见彩图31)。
地球上的动物大都是两侧对称的:有头有尾,有左有右。海星则是辐射对称的,嘴位于身体下表面正中,而肛门位于上表面正中。大多数棘皮动物是相似的,但心形海胆和硬币海胆重新拥有了轻微的两侧对称性,身体有了头尾,这样更适于在沙子里打洞。如果说“火星物种”海星有侧边的话,那么它们有五个侧边(个别物种的侧边数目还要更多),而不是像我们其他大多数地球物种一样只有两个侧边。地球上的动物大多有血液,而海星体内流动的是海水。地球上的大多数动物主要靠肌肉带动骨头或其他骨骼部件来运动,而海星有一套独特的液压系统,通过泵出海水来运动。实际上,海星的推进器官由身体下表面沿着五个轴线排列的数百个小“管足”组成。
每一个管足看起来都像一个末端分布着小吸盘的细长的触须。虽然对于海星的整个身体来说,一个管足产生的推动力难以让海星动起来,但数以百计的管足组合起来就能做到,速度虽慢却很有力。在液压的驱动下,管足向外伸出,在管足近体侧小囊的挤压下行使功能。每个管足循环往复地运动,就像一只只小号的腿,一旦施加完拉力,它就放松吸盘,身体离开原处,向前摆动,重新用吸盘吸住抓牢,再度拉动身体。
海胆也用相同的方法移动。长得就像疣状香肠的海参也是如此,但是正在打洞的海参则像蚯蚓一样,整个身体交替伸缩向前,头部前探,然后把后面身体往前拉。海蛇尾,(通常)有五条细长的摇摆着的腕,从近似圆形的中央圆盘向外发散出来。它通过整条辐状腕的摆动移动,而不是通过管足吸附拉动自己。海星也能通过肌肉摆动整条腕,比如会用它们捆住猎物,或者分开贻贝的壳。
对于这些“火星物种”——包括海蛇尾、大多数海胆和海星——来说,“前方”是一个很随意的方向。与大多数有一个明确的头作为前端的地球生命形式不同的是,海星可以以五条腕的任何一个作为自身的引导。数以百计的管足设法“同意”跟随引导的腕,但作为引导的腕可以随意更换成其他腕。腕之间通过神经系统进行协调,但它的神经系统和我们已经习惯了的这颗星球上的其他神经系统不同。大多数神经系统都有一根从头到尾的主干神经管,要么沿着背侧(如我们的脊髓),要么沿着腹侧,而且腹侧的情况通常是双重的神经,一左一右,中间有连接左右的梯状结构(如蠕虫和所有节肢动物)。在典型的地球生物体中,纵向主干神经上还会分支出来一些侧向神经,通常从头到脚成对地重复排列。它们通常还有神经节,这是一种局部膨胀的结构,如果膨胀得足够大,我们就可以把它定义为大脑。海星的神经系统则完全不同。正如我们所期望的,它整个呈放射状分布。在嘴周围有一个完整的圆环结构,从那里延伸出五条神经(或者更多,取决于有多少条腕),沿着腕辐散出去。你猜的没错,每条腕上的管足由这条腕上的主干神经控制。
除了管足,一些种类也有数百个所谓“叉棘”(pedicellaria)分布在五条腕的下表面。它们有小钳子,可以用于捕捉食物,或者防御小寄生虫。
尽管看起来像“火星物种”,但海星及其同类仍是我们的近亲。只有不到4%的物种与我们的亲缘关系比海星更近。到目前为止,动物界的大部分生物还没有加入我们的朝圣之旅。在第26会合点会有一波朝圣者的洪流涌来。原口类动物将以压倒性优势淹没已经在这支队伍中的众多朝圣者。