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【地球演义】第二十九回 七种武器:分节

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从两侧对称和中胚层出现开始,随着功能的增加和系统的完善,如何排布内部器官就成了一个重大问题。扁形动物采取了最简单的解决方案:把这些器官沿着身体对称轴纵向排列,让它们在扁平的身体内部铺展成网状。这样各种机能都能协调:食物进入肠道消化网,方便营养物质扩散到全身。排泄系统也把自己的末端(焰细胞)分散到身体各处,收集代谢废物。神经网也是一样。至于生殖系统,反正雌雄同体,两种设备一样装上一套,独乐乐,与人乐乐,同乐。

喜闻乐见的涡虫内部结构:消化系统(上),排泄系统(下左),生殖系统(右二),神经系统(右一)。

但是这种结构只能处理简单的生理活动,面对日益复杂的生存环境,动物们亟需重新规划自己的身体。在演化早期,并没有太多的优化选择。当口菊分开的完全消化道的出现后,动物的身体基本变成一条通管,所有的内部器官基本上都排布在消化道周围。之后,许多不同的动物类群都出现了同一种现象:分节。

分节是许多动物在演化早期都采取的身体优化方式。现存比较原始的软体动物(石鳖,上图)和脊索动物(文昌鱼,下图)都有一定程度的分节身体。

最初的分节是把身体分成许多重复的单元。每个单元的结构和功能基本相同。一些器官,比如生殖系统,在很多单元里都配备一套。这种分节方式被称为同律分节(homonomous metamerism)。神经和肌肉可以更有效地调节本节的活动,不同体节的肌肉可以分别舒张和收缩。这样一来,蠕虫的身体各部分可以有规律地波浪状运动,无论是挖土钻沙,还是游动爬行,速度和效率都提高了。

分节的身体也有利于动物生长,每过一段时间,就再长出一个相同的体节,复制一套相同的器官,这样无论是基因控制还是细胞分化,都比较容易处理。

蚯蚓依靠各体节的肌肉复杂的协同运作蠕动。红色的体节肌肉收缩,褐色的体节肌肉舒张。

不同体节间也可以有一些简单的分工。一些分节动物到了繁殖季节,生殖系统充分发育,所在到体节膨胀起来,肌肉和消化系统几近消失,体壁变薄,里面充满了成熟的卵。在月光和海流的刺激下,它们用其他体节的运动器官游到海面,成群翻滚,把下一代释放到海水中。这样的仪式,从寒武纪开始,持续了6亿年。

在同律分节的基础上,动物们进行了更加复杂的分工整合。不同的体节开始专司特定的功能,位置靠近,功能相似的体节被合并。身体前端的体节愈合成头部,成为感觉中枢。中段的体节保留了发达的肌肉群和附肢,主管运动。内部器官转移到身体后部的体节中,处理呼吸,消化,排泄和生殖功能。这种体节间差异极大的分节方式,被称为异律分节(heteronomous metamerism)。

澄江化石群发现的抚仙湖虫被认为是昆虫的祖先,它已经具备了早期的异律分节。

抚仙湖虫的后代们把异律分节和身体分工发挥到了极致。

始于寒武纪的分节现象,造就了动物王国中最庞大奇妙的类群——节肢动物。6亿年后,节肢动物占到了整个动物种类的80%。


环节动物是典型的同律分节动物。它们现在仍然是最常见的动物门类之一。

地球名片

生物分类:动物界-环节动物门

存在时间:寒武纪 至 现代

现存种类:约17000种

化石种类:不明

生活环境:海洋,淡水,陆地,寄生

代表特征:两侧对称,真体腔,同律分节,疣足附肢,担轮幼虫

代表物种:环毛蚓,金线蛭,鳞沙蚕

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