展示了5亿多年前Mollisonia动物生活时的样子。图片来源：尼克·斯特劳斯菲尔德
（神秘的地球）据今日科学新闻：早在捕食者逼近陆地、森林遮蔽大陆、翅膀划破天空之前，地球就被外星海洋统治着。在5亿多年前寒武纪海洋的黑暗中，进化构成了复杂生命的第一章。在富含沉积物的浅滩上，一种名为Mollisonia symmetrica的奇怪生物沿着海底爬行——它的装甲身体在过滤的光线下闪闪发光，它的动作有目的，几乎是隐形的。
几十年来，Mollisonia被视为另一种已灭绝的海洋节肢动物，是帮助勾勒出螯蟹谱系轮廓的许多早期动物之一，螯蟹谱系今天包括马蹄蟹和蜘蛛、蝎子和螨虫等蛛形纲动物。但亚利桑那大学神经科学家尼古拉斯·斯特劳斯菲尔德领导的一项新研究打破了这一长期以来的观点。Mollisonia的化石遗骸中隐藏着一个惊人的秘密：一个保存完好的大脑，细节精致，毫无疑问是蛛形纲动物。
这个化石般的大脑，其神经高速公路就像石头上的低语一样，暗示了一个令人震惊的结论。蜘蛛可能并不像以前认为的那样在陆地上进化。他们的故事可能始于海洋。
刻在石头上的意外遗产
这具化石是从寒武纪沉积物中出土的，保存在哈佛大学比较动物学博物馆，它揭示了一种分为两个熟悉部分的生物：一个圆形的头盾或甲壳，以及一个扇形尾部的分段躯干。乍一看，它类似于许多寒武纪节肢动物——现代甲壳类动物和马蹄蟹的更简单、更古老的祖先。
但是当Strausfeld在可变光照和偏振下检查化石时，他注意到了一些前所未有的东西。在Mollishia symmetrica的头部区域，有一个神经结构的轮廓——神经节以独特的径向模式排列，五个节段神经簇像轮子上的辐条一样出现，协调一组成对的附属物。
先进的成像技术使研究小组能够识别Mollisonia标本化石遗骸中的关键解剖特征。图片来源：尼克·斯特劳斯菲尔德
让这一发现引人注目的是，这种模式是多么熟悉。这些特征与现代甲壳类动物甚至古代马蹄蟹中发现的特征不符。它们与蜘蛛的神经系统相匹配——不仅是模糊的，而且是紧密的，直到大脑向前延伸以控制一对类似蜘蛛尖牙的钳子状附属物的方式。
几十年来，古生物学家一直认为蛛形纲动物是在祖先迁徙到陆地上后才出现的。它们的化石记录强烈地将它们与陆地环境联系起来，它们坚硬的外骨骼非常适合海洋以外的生命。但这个长度不超过几厘米的微小海洋化石讲述了一个不同的故事——一个蜘蛛类动物起源于水生的故事，它们的进化适应比以前想象的要早得多。
改变一切的逆转
Mollisonia保存下来的大脑最令人困惑的特征之一是它的反向结构。在甲壳类动物、昆虫、蜈蚣和马蹄蟹中，神经组织遵循从前到后的序列，反映了分段无脊椎动物的早期祖先蓝图。但在Mollisonia，就像蜘蛛和蝎子一样，顺序颠倒了。通常位于后部的神经中心被转移到了前部——这一逆转可能看起来很奇怪，但现在被认为是蛛形纲动物成功的基础。
对马蹄蟹（左）、Mollisnia化石（中）和现代蜘蛛（右）的大脑进行并排比较，揭示了这项研究的惊人发现：与马蹄蟹相比，Mollisnia的三个大脑区域（绿色、品红色和蓝色）的组织是颠倒的，而与现代蜘蛛的排列相似。图片来源：尼克·斯特劳斯菲尔德
伦敦国王学院这项研究的合著者Frank Hirth认为，这种逆转并非偶然。它可能在反应时间、感官协调和捕食精度方面提供了进化优势。例如，在现代蜘蛛中，这种大脑结构可能支持肢体运动的快速和无声协调，从而实现伏击捕食、吐丝和高度精细的网状结构。
这种神经结构不仅不同。它是独一无二的蛛形纲动物。在寒武纪海底发现它的化石表明，大脑本身——长期以来一直隐藏在化石记录之外——可能拥有进化祖先的最深层线索。
水中的尖牙：捕食者的蓝图
除了神经系统的整体形状，软体动物的其他解剖特征也强化了其蛛形纲动物的身份。在头部前部附近，两条短神经延伸到一对爪状附属物上，这些结构让人联想到螯足，这是蜘蛛及其近亲中特有的尖牙状口器。这些附属物能够抓握或刺穿，可能在进食和狩猎中起着核心作用，就像它们在现代蛛形纲动物中一样。
该化石还暗示了其躯干和附属物的复杂分割，肌肉组织和肢体协调后来成为陆地运动的基础。在石炭纪，蛛形纲动物会在森林的地面上爬行。但在寒武纪，它们的祖先可能已经是海洋捕食者，磨练了后来在陆地上蓬勃发展的神经和解剖特征。
Strausfeld和他的团队认为，这些适应并不是突然出现的，以应对新的陆地环境。相反，它们可能是在水下进化的，在古代的礁滩和潮汐通道中得到了完善，在那里，隐形、速度和敏捷性与今天的丛林和沙漠一样重要。
捕食者展翅
这项研究的意义不仅限于蛛形纲动物。如果早期的蛛形纲动物已经在海洋中具有捕食性，并且能够顺利地适应陆地生活，那么这将改变我们对早期陆地殖民化的看法。Strausfeld提出了一个颇具争议的假设：陆生蛛形纲动物的出现可能迫使早期昆虫发展出其最关键的进化特征之一——翅膀。
“如果你被快速有毒的东西猎杀，”他建议，“飞行能力不仅仅是一种优势。它成为了一种必需品。”
这种捕食者与猎物的军备竞赛可能加速了昆虫飞行的发展，昆虫飞行长期以来被视为进化史上最具突破性的发明之一。虽然翅膀让昆虫逃脱了八条腿的猎手，但蜘蛛很快就适应了。他们的网紧随其后。它们的毒液进化了。追逐从未结束。
即使在今天，在我们家和森林的安静角落里，蜘蛛仍然会捕捉它们空中的猎物——这是始于寒武纪海洋的古老竞争的残余。
定义分支的大脑
为了进一步检验他们的发现，Strausfeld的团队对已灭绝和现存的各种节肢动物的115个神经和解剖特征进行了广泛的统计比较。该分析由合著者David Andrew进行，揭示了Mollisonia是现代蛛形纲动物的姊妹群。这不是趋同进化或巧合的产物。这是一个血统。
这些发现挑战了目前的节肢动物家谱，并表明螯蟹的进化比以前理解的要复杂得多。这些动物的历史似乎更加纠结，而不是整齐地分为陆地和海洋，而是通过重叠的栖息地、不断变化的生态系统和朝着意想不到的方向进化的大脑结构交织在一起。
这项研究还为探索这种转变背后的遗传学开辟了新的途径。由于大脑计划是蛛形纲动物独有的，研究人员认为，它可能与影响神经生长、肢体关节和行为的特定遗传途径有关。通过识别现代物种中的这些途径，科学家可以推断它们可能是如何起源于Mollisonia等生物的，从而让我们更清楚地了解大脑是如何进化以塑造生存的。
当石头说话时，我们倾听
在古生物学中，像大脑这样的软组织是圣杯——稀有、精致，几乎总是会随着时间的推移而消失。Mollisonia symmetrica完全保留了其神经系统，这是地质财富的礼物。我们现在有了解释它的工具和洞察力，这是科学进步的胜利。
这个小小的化石告诉我们的不仅仅是蜘蛛、蝎子或寒武纪海洋。这是一条奇怪且往往不可预测的进化之路。这是关于形式如何跟随功能，以及两者如何让我们感到惊讶。
蜘蛛在网中如此熟悉，它们身上带着海底猎人的回声。他们的祖先曾经爬过古老的水域，他们的大脑已经为伏击和丝绸的复杂舞蹈做好了准备。它们的谱系跨越了海洋和时代，经历了大规模灭绝、大陆漂移和脊椎动物的崛起。
在化石板的深沉寂静中，在显微镜的照耀下，这些故事再次鲜活起来。不仅在骨骼和外壳中，而且在神经元和神经束中，在曾经为生物的每一个动作提供动画的软组织智能中。
海洋似乎是蛛形纲动物创造力的第一阶段。
Mollisonia——来自寒武纪潮汐的古老低语——就是证明。
参考文献：寒武纪蜘蛛类大脑的起源，《当代生物学》（2025）。DOI:10.1016/j.cub.2025.06.063。…0960-9822（25）00822-X
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