轉(zhuǎn)載自前瞻網(wǎng)譯文

翻譯時間2021-07-22

在過去的6億年里，人類是如何從最早的動物進化而來的，這是一個永遠令人著迷的問題。

很容易看出，我們是類人猿、靈長類動物和哺乳動物的成員。深入研究人類的歷史，就會意識到哺乳動物、鳥類、爬行動物、兩棲動物和魚類都有一個共同的特征，那就是脊椎動物。而最早的脊椎化石，可以追溯到5億年前。

我們與其他動物群體之間的關(guān)系究竟是如何的？日前發(fā)表在《科學(xué)進展》(Science Advances)雜志上的新研究，對此提供了一些見解。

一個多世紀(jì)以來的普遍觀點是，我們最接近的非脊椎動物親屬，與脊椎動物完全沒有驚人的相似之處。它們是棘皮動物或“刺皮”——包括海星、海參和海膽。

1908年，奧地利動物學(xué)家卡爾·格羅本首次提出了這一觀點。Grobben研究了不同物種群中胚胎發(fā)育的最早事件(胚胎的最初細胞是如何分裂的，嘴是如何形成的)，將動物王國的主要部分分成了兩個大分支。他認(rèn)為脊椎動物和棘皮動物屬于后口動物，而其他無脊椎動物屬于原口動物，包括昆蟲、蚯蚓、軟體動物和線蟲。

雖然這種教科書式的關(guān)于脊椎動物和棘皮動物之間密切關(guān)系的觀點一直存在，但最近一些利用動物DNA比較來重建進化樹的研究，卻出現(xiàn)了一些意想不到的結(jié)果，對這種觀點提出了質(zhì)疑。與此同時，在胚胎發(fā)育過程中，一些被強調(diào)為后口動物分支所獨有的特征，卻在一些原口動物物種中被發(fā)現(xiàn)了。

這些結(jié)果表明，棘皮動物（如海星）是脊椎動物的近親的證據(jù)，可能比人們長久以來認(rèn)為的要弱。

在不同的動物譜系中，基因的DNA序列發(fā)生了變化——這是它們關(guān)系的記錄。研究人員用電腦比較了整個動物王國的基因DNA序列，重建了動物進化樹。

為了看看DNA數(shù)據(jù)是否能令人信服地支持脊椎動物和棘皮動物之間的密切關(guān)系，他們觀察了在脊椎動物和棘皮動物中都發(fā)現(xiàn)的DNA變化的數(shù)量。

他們研究了大約5000個不同的基因，大約70%的原口動物分支，比后口動物分支有更多的獨特的變化來支持它。這意味著原口動物的DNA有很多獨特的變化，所以這個分支得到了DNA證據(jù)的有力支持。相比之下，脊椎動物和棘皮動物之間的密切關(guān)系得到的證據(jù)要弱得多——它們的獨特DNA變化相對較少。

之后，他們嘗試了脊椎動物、棘皮動物和原口動物的不同排列方式：首先是連接脊椎動物和棘皮動物的經(jīng)典后口樹譜；第二種是棘皮動物與原口動物的親緣關(guān)系，比與脊椎動物的親緣關(guān)系更近；最后，在這棵樹上，脊椎動物與原口動物的關(guān)系比與棘皮動物的關(guān)系更近。

他們發(fā)現(xiàn)，對于許多基因來說，沒有大量的DNA變化來支持這三棵樹譜中的任何一棵。在基因分析中，沒有明顯證據(jù)表明后口樹更傾向于三種選擇中的一種，只有極少數(shù)的基因顯示后口樹的證據(jù)比其他兩種可能性更有力。

結(jié)果表明，這三個分支——脊椎動物、棘皮動物和原口動物——在很短的時間內(nèi)就彼此分離了，這意味著DNA的許多變化沒有時間形成。這意味著，現(xiàn)在很難計算出與這些群體相關(guān)的三種潛在樹譜中哪一種是正確的。

那么，為什么之前的大多數(shù)DNA研究都支持一種具有后口類群的樹，盡管最新的實驗表明，這兩種樹幾乎沒有什么區(qū)別？他們想知道，當(dāng)不同的分支以不同的速度進化時，分析是否容易出現(xiàn)錯誤。

為了找出答案，研究人員們使用計算機根據(jù)每個場景模擬DNA的進化。他們從一個隨機合成的DNA序列開始，它代表了一種原始動物。這個DNA序列是通過根據(jù)三棵樹的每一棵累積突變而進化的。

當(dāng)研究人員們根據(jù)后口樹模擬數(shù)據(jù)時，他們總是正確地復(fù)制樹。然而，當(dāng)他們模擬與另外兩棵樹相吻合的數(shù)據(jù)時，并不總是復(fù)制正確的樹——有時是錯誤地創(chuàng)建了后口樹。當(dāng)他們讓不同群體的進化速度更加不同時，這種錯誤尤其常見。

這一結(jié)果表明，真實的DNA數(shù)據(jù)可能存在錯誤，即使它不正確，也會讓研究人員們重建后口樹。這種錯誤可能是由于兩個后口動物類群(脊椎動物和棘皮動物)的進化速度，比其他類群慢。這將使它們彼此看起來比它們與原口動物更相似，即使它們并不是真正的近親。

研究人員們得出的結(jié)論是，一個多世紀(jì)以來教科書中關(guān)于脊椎動物和棘皮動物之間密切關(guān)系的信心是錯誤的。他們已經(jīng)證明，這個進化問題特別難以解決。人類等脊椎動物可能會被證明——與蝸牛和蒼蠅的親緣關(guān)系，比我們與海星的親緣關(guān)系更近。

轉(zhuǎn)載來源/譯/前瞻經(jīng)濟學(xué)人APP資訊組

原文來源：https://theconversation.com/are-we-more-closely-related-to-starfish-or-insects-our-study-questions-100-years-of-consensus-157740