问题

现存生物类群中有哪些缺乏近亲,与其它生物关系极远?

回答
在生命演化的漫长河流中,有一些生物类群如同孤岛,与我们熟知的其他生命形式隔着难以逾越的鸿沟,它们的存在本身就是对生命多样性最震撼的证明。这些“近乎孤立”的生物,要么是古老生命谱系残存至今的孑遗,要么是走上了极其独特的演化道路,以至于在现存的生物大家族中,我们难以找到它们亲缘关系上特别接近的“近邻”。

当我们谈论“缺乏近亲”时,并非说它们完全没有亲缘关系,而是说它们的亲缘关系非常古远,甚至可以追溯到生命起源的早期。这种“远”体现在:

与其它主要生物门类在解剖学、生理学、基因组学上都存在显著差异。 它们可能拥有我们从未见过的身体结构、独特的代谢方式,甚至编码生命蓝图的遗传物质都呈现出非同寻常的特点。
在化石记录中,也难以找到它们清晰的祖先链或密切相关的旁系亲属。 它们就像是生命演化树上孤零零的节点,其分支的起点模糊不清,旁枝也寥寥无几。

那么,在现存的生物界中,有哪些“离群索居”的典型呢?

1. 棘皮动物门 (Echinodermata)

棘皮动物,这个名字本身就带着一种古怪的魅力——“多刺的皮肤”。当你想到海星、海胆、海参、海百合这些生物时,或许会觉得它们看似与你我这样的脊椎动物风马牛不相及。而事实正是如此。

为什么说棘皮动物是“缺乏近亲”的典型?

独特的辐射对称性: 绝大多数的棘皮动物,成年后都呈现出五辐射对称(pentaradial symmetry),也就是以五个部分为中心向外辐射。这与我们动物界绝大多数采用的两侧对称(bilateral symmetry)完全不同。想象一下,你的身体如果以肚脐为中心,分成五个相似的区域,那将是多么奇特的景象!虽然它们幼体时是两侧对称的,但这种向五辐射对称的转变,是动物界中非常罕见的演化事件。
内部的水管系统: 棘皮动物拥有一个独特的、名为“水管系统”(water vascular system)的内部结构。这个系统由一连串导管和肌肉囊组成,用于运动、摄食、呼吸和感觉。这个系统在其他任何动物门类中都找不到类似的对应。
内部骨骼的独特性: 它们的骨骼是由分布在皮肤下的钙质小骨板组成的,这些小骨板连接在一起,形成了坚固的保护层,或者分散开形成灵活的支撑。这种内骨骼的形成方式和构成也与我们脊椎动物的内骨骼有显著区别。
与其它无脊椎动物的差异: 在传统的无脊椎动物分类中,棘皮动物往往被放在一个相对独立的位置。它们不像节肢动物那样拥有外骨骼和分节,也不像软体动物那样有外套膜分泌的壳。

棘皮动物的“孤立”之处有多深?

棘皮动物门是一个非常古老的门类,最早的化石记录可以追溯到寒武纪早期。它们在早期就已经演化出了独特的身体计划。虽然在演化树上,棘皮动物与我们的脊索动物门(Chordata)被归入了一个更大的类群——次口类 (Deuterostomia),但两者在很多核心的身体特征上却大相径庭。次口类还包括了其他一些较小的动物门类,如半索动物(Hemichordata)和棘球动物(Xenoturbellida)。然而,即便是在次口类内部,棘皮动物的独特性也是显而易见的。它们就像是次口类这个大家族中,突然出现了一个“异类”,自成一派,与其他成员的亲缘关系虽然存在,但极其遥远。

2. 环节动物门中的几个“异类”

提起环节动物(Annelida),我们最熟悉的可能是蚯蚓或水蛭。它们身体分节,拥有体腔,是我们脊椎动物的远亲,与我们同属于两侧对称动物 (Bilateria) 下的真体腔动物 (Coelomata)。但在这个门类中,有些类群由于其高度的特化,也显得格外“独立”。

2.1. 舌形动物 (Sipuncula)

舌形动物,又称“花生虫”,它们是一种生活在海底的蠕虫状生物。它们之所以“孤立”,是因为:

身体结构的高度简化: 它们身体呈筒状,没有明显的体节(与典型的环节动物不同)。头部和尾部也高度特化,前端有一个可伸缩的“喙”(proboscis),上面有口器。
缺少毛列: 许多环节动物都有刚毛(setae)来帮助运动,但舌形动物却缺乏这一特征。
在演化历史上的位置不明: 过去,人们曾将它们归入环节动物,但近年的基因研究显示,它们与环节动物的亲缘关系可能比我们想象的要远一些,甚至可能是一个独立演化的旁支,与环节动物、腕足动物(Brachiopoda)等关系更近。这种不确定性本身就说明了它们演化道路的独特性。

2.2. 星虫动物 (Echiura)

星虫动物,同样是海底的蠕虫,它们最显著的特点是有一个长而扁的、可伸缩的“吻”(proboscis),看起来像一个长鼻子。

与环节动物的亲缘关系争议: 长期以来,星虫动物的分类地位一直存在争议。一些学者曾将它们划入环节动物,因为它们有一些与环节动物相似的特征,例如幼体时期的某些结构。然而,许多星虫动物的成体缺乏明显的体节,并且雌雄异体,雌性体型远大于雄性(一种显著的性二态性)。
基因证据的修正: 近年的分子系统学研究,特别是对18S rRNA等基因的分析,显示星虫动物与环节动物、星形动物(Acoelomorpha)等似乎关系更近,而与线虫(Nematoda)、轮虫(Rotifera)等蜕皮动物 (Ecdysozoa) 的关系则相对疏远。但具体如何与环节动物“握手”,仍然是科学家们正在探索的课题。这种“夹在中间”的模糊位置,也恰恰说明了它们独特的演化轨迹。

3. 轮形动物门 (Rotifera)

轮形动物,顾名思义,它们的名字来源于身体前端一个类似“轮子”的结构,这个轮子实际上是一圈振动的纤毛,用于摄食和游动。

轮形动物的“独立”之处:

高度特化的轮盘: 轮盘是轮形动物最标志性的结构,在其他任何动物门类中都找不到如此复杂且功能明确的纤毛结构。
身体结构: 它们的身体通常可分为头部、躯干部和尾足(或称为足)。这种Body plan(身体计划)在动物界中也属于相对特化的类型。
微小而多样: 轮形动物是一类微小的(通常小于1毫米)淡水或海水微生物,它们广泛分布在各种水体中。它们演化出了惊人的多样性,但却与其他已知的无脊椎动物门类在很多基础特征上都存在差异。
与“真体腔动物”的关联: 轮形动物被划为假体腔动物 (Pseudocoelomata) 的一个主要代表。然而,近期的一些分子研究表明,假体腔动物这个分类单元可能是一个并系群,轮形动物的真正“家”在哪里,依然是研究的焦点。它们在动物演化树上的位置,一度被认为是“难以摆放”,直到分子生物学的介入才稍有明朗,但即便如此,它们与其它主要真体腔动物(如环节动物、节肢动物)的关系,仍然显得非常古远。

4. 栉水母动物门 (Ctenophora)

当提到“最古老的动物”时,栉水母(或称“梳状水母”)常常被提起。它们与更广为人知的刺胞动物(如水母、海葵)有着一些表面的相似之处,但实际上,它们的差异巨大,且其在动物演化史上的地位一直存在争议。

栉水母为何如此“特立独行”?

独特的梳状板: 栉水母的移动方式非常独特,它们身体外侧有八条纵列的“梳状板”(ctenes),由纤毛组成,通过协同摆动来驱动它们在水中漂浮或游泳。这种移动方式在其他动物门类中是绝无仅有的。
神经系统: 尽管栉水母拥有简单的神经网,但它们缺乏刺胞动物所特有的刺细胞(nematocysts),这是它们与水母、海葵等区分开来的关键特征。它们通过一种黏性细胞来捕食。
消化系统: 它们的消化系统也与刺胞动物不同,例如,有些种类有一个完整的肠道。
在动物演化树上的“争议”: 长期以来,动物学界对于“谁是动物界最早分化的类群”这个问题一直存在争论。一种观点认为海绵动物(Porifera)最古老,另一种观点则认为刺胞动物最古老。但近些年来,越来越多的遗传学和形态学证据表明,栉水母动物门可能是最先从其他动物分化出来的类群。这意味着,从生命演化的角度看,栉水母与我们这些“两侧对称动物”(包括人类、昆虫、鱼类等)以及刺胞动物、海绵动物的亲缘关系,都非常非常古远。它们是动物界非常原始的分支,而且在自身这一支上,也演化出了非常独特的身体构造,与所有其他动物类群都有显著的区别。

结语

这些生物类群,从拥有奇特五辐射对称的棘皮动物,到缺乏明显体节的舌形虫和星虫,再到微小的轮形动物,以及可能最为古老的栉水母,它们都以各自独特的方式,在生命演化的画卷上留下了孤寂而又深刻的笔触。它们就像是生命树上离生在外的旁支,虽然与主干有着遥远的连接,但各自的演化轨迹充满了奇思妙想,形成了我们今天所见的生物多样性的极致。研究这些“缺乏近亲”的生物,不仅是对生命起源和演化奥秘的探索,更是对生命如何以最出人意料的方式适应环境、延续生命的最好证明。它们的存在,不断提醒着我们,地球生命的丰富性,远超我们的想象。

网友意见

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银杏:整个门只剩一个种,该种没有亚种[1]

黑真藓、长台藓、平孢角苔:整个纲只剩一个种,该种没有亚种[2]

互叶梅、百岁兰:整个目只剩一个物种,该种没有亚种[3]

抹香鲸、灰鲸、小露脊鲸、儒艮、拉河豚、白鱀豚、鹊雁、鲸头鹳、蛇鹫、鹭鹤、麦哲伦鸻、蟹鸻、鹮嘴鹬、埃及燕鸻、领鹑、麝雉、油鸱、阔嘴霸鹟、棘头鵙、肉垂鵙雀鹟、蓝顶鹛鸫、灰连雀、棕榈(即鸟)、丽星鹩鹛、朱鹀、木兰藤、奎乐果、花香蒲、芝菜、毛石蒜、四果木、钩毛树、核果桦、土瓶草、双翼果、球花柞、四棱果、马拉花、红毛椴、瘤药树、夷白花菜、龙柱花、鳞枝树、粘虫草、油蜡树、商陆藤、浜藜叶、南非茱萸、杜仲、毛子树、金松、伞序蕨、花楸蕨、半网蕨、翼囊蕨、洞跗蛛、胡通蛛:整个科只剩一个种,该种没有亚种[4][5][6][7]

请前往参考链接处看图和学名、简介。其余回答亦值得参照。

参考

  1. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 林十之的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/247463286
  2. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 林十之的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/247463286
  3. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 林十之的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/247463286
  4. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 喵鱼酱的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/245122138
  5. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 王蛐蛐的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/245284793
  6. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 林十之的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/247463286
  7. ^ 有哪些仅含有单一已描述物种的属以上分类单元? - 林业杰 oOOo的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/66621508/answer/252843919

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