一块保存极为完好的、距今5亿年的化石彻底颠覆了我们对蜘蛛进化的理解。
科学家们研究了寒武纪海洋生物莫利森对称虫（Mollisonia symmetrica）的化石大脑，发现其与现代蜘蛛的神经解剖学结构有着惊人的相似之处，这表明蛛形纲动物可能最初是在海洋中进化而来的，而不是如人们长期认为的那样在陆地上。
蛛形纲动物的古老起源
一项保存极为完好的5亿年前化石可能会改写科学家们对蜘蛛及其近亲起源的认知。最新研究表明，蛛形纲动物（包括蜘蛛、蝎子以及类似的节肢动物）可能最初是在海洋中进化而来，而非如之前所认为的陆地。这一发现挑战了蛛形纲动物多样性在其祖先成为陆地生物后才得以迅速发展的长期假设。
蜘蛛和蝎子已经存在约4亿年，并且随时间推移几乎未发生变化。作为更广泛的蛛形纲动物的一部分，它们已成为地球上最具统治力的节肢动物捕食者。化石证据表明，蛛形纲动物只在陆地环境中进化并多样化。
惊人的大脑结构发现
亚利桑那大学的尼古拉斯·施特劳斯菲尔德领导美国和英国的研究人员在《当代生物学》杂志上发表的一项研究中，详细检查了名为“对称莫利森虫”的已灭绝物种的化石大脑和神经系统。该物种生活在寒武纪（距今约5.4亿至4.85亿年前），之前被认为是一种早期的螯肢动物——包括现代鲎的祖先在内的一个群体。
然而，研究团队有了一个意外发现。莫里森虫的大脑结构与他们预期中鲎的大脑结构并不相似，而是与如今蜘蛛和相关蛛形纲动物的神经结构相匹配，这表明它们的进化关系比人们之前认为的要更为紧密。
莫里索尼亚的奇妙相似之处
“节肢动物最初是在何时何地出现的，它们的祖先是哪一类螯肢动物，以及这些祖先是在海洋中生活，还是像鲎一样生活在半水生环境中，这些问题目前仍存在激烈争议，”亚利桑那大学神经科学系校董教授施特劳斯菲尔德说道。
莫里索尼亚（Mollisonia）在外形上与其他一些早寒武世至中寒武世的早期螯肢动物相似，它的身体由两部分组成：前部是一个宽阔的圆形“背甲”，后部是一个坚固的分节躯干，末端是一个宽阔的尾状结构。一些科学家认为，前部是背甲，后部是分节躯干的构造与蝎子的身体结构相似。但没有人认为莫里索尼亚是比基干螯肢动物更奇特的生物，它甚至比鲎的祖先还要原始。
神经证据表明与蜘蛛有关
施特劳斯菲尔德（Strausfeld）及其同事所发现的莫利森虫（Mollisonia）的化石大脑和神经系统表明，它是一种蛛形纲动物。与蜘蛛和其他现代蛛形纲动物一样，莫利森虫身体的前部（称为前体）包含呈辐射状排列的节状神经节，控制五对附肢的运动。除了这些类似蛛形纲动物的特征外，莫利森虫还拥有一个未分段的大脑，其向一对钳子般的“爪子”伸出短神经，令人联想到蜘蛛和其他蛛形纲动物的毒牙。
但是，证明其为蛛形纲生物的决定性特征是鳌肢动物大脑的独特结构，其结构与现代甲壳类动物、昆虫、蜈蚣甚至鲎（如鲎属）的前后排列顺序相反。
通往灵巧的进化捷径
他说：“就好像寒武纪化石中鲎类型的脑，或是远古及现代甲壳类动物和昆虫的脑，都向后翻转了，而这正是现代蜘蛛的特征。”
据伦敦国王学院的合著者弗兰克·赫斯（Frank Hirth）称，后一发现可能是进化过程中的一个关键发展，因为对现存蜘蛛大脑的研究表明，这种前后倒置的排列为神经元控制中心提供了捷径，使其可以协调蜘蛛（或其近亲）令人惊叹的动作组合所涉及的潜在回路。这种排列可能为蜘蛛狩猎时的隐蔽性、追击时的速度，以及吐丝结网捕获猎物时的超凡灵巧度提供了助力。
一次重大的进化飞跃
赫斯说：“这是进化过程中的一个重要步骤，似乎只有蛛形纲动物才有这一步骤。但在莫里索尼亚中，我们已经确定了与现存物种相对应的大脑区域，通过它们我们可以预测所有节肢动物共有的潜在基因构成。”
“蛛形纲动物的脑与地球上任何其他动物的脑都不同，”施特劳斯菲尔德补充道，“这表明其大脑结构与计算速度以及对运动行为的控制有关。”
据施特劳斯菲尔德所述，首批登陆的生物很可能是千足虫类的节肢动物，或许还有一些甲壳类进化分支的昆虫类祖先生物。
他说：“我们或许可以想象，类似莫里索尼亚的蛛形纲动物也适应了陆地生活，把早期昆虫和千足虫当成了日常食物。”他补充道，陆地上的第一批蛛形纲动物可能为进化出关键的防御机制做出了贡献：昆虫的翅膀，从而有了飞行和逃跑的能力。
蜘蛛可能影响了昆虫的飞行进化
斯特劳斯菲尔德（Strausfeld）说：“当被蜘蛛追捕时，能够飞行会给你带来巨大的优势。然而，尽管昆虫具有空中活动能力，但仍然有数以百万计的昆虫被蜘蛛织出的精美丝网捕获。”
为了这项研究，施特劳斯菲尔德（Strausfeld）在哈佛大学比较动物学博物馆（Museum of Comparative Zoology at Harvard University）待了很长时间（该博物馆收藏有莫里索尼亚样本），在不同的光照方向、光照强度、偏振光和放大倍数下拍摄了几十张照片。
数据驱动的系统发育定位
为了排除莫利森虫的大脑与蜘蛛大脑之间的相似性是由于趋同进化（换言之，是巧合而非源自共同祖先）的可能性，论文的合著者、斯特劳斯菲尔德实验室的前研究生（现为宾夕法尼亚州利哈伊谷学院教师）大卫·安德鲁对节肢动物（包括已灭绝和现存的种类）的115个神经元及相关解剖特征进行了统计分析。分析结果显示，莫利森虫是现代蛛形纲动物的姐妹群，这进一步证明了莫利森虫的谱系衍生出了包括现代蜘蛛、蝎子、日蛛、鞭尾蝎等在内的众多类群。
镌刻在化石大脑中的遗产
遗憾的是，其他类似莫里森虫的节肢动物并未以可供详细分析其神经系统的方式保存下来。但论文作者提出，如果这些节肢动物拥有同一种独特的大脑，那么它们的后代可能衍生出了不同的陆生谱系，这些谱系如今构成了蛛形纲生命树的各个分支。
参考文献：《节肢动物大脑起源于寒武纪》，尼古拉斯·J·施特劳斯菲尔德、大卫·R·安德鲁与弗兰克·赫斯著，2025年7月22日发表于《当代生物学》。DOI:10.1016/j.cub.2025.06.063
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