生物學的歷史157

1.      成年的被囊動物用牠們的咽裂來濾食。被囊動物，又稱為海鞘sea squirts，成體是定棲的海洋生物，成體埋在袋狀的膜中。牠們除了「咽裂」的特徵以外，其餘都不像脊椎動物。

2.      被囊動物吃東西的方法，把水從嘴巴灌進來之後，由咽裂過濾，咽裂的濾網會過濾出裡面的食物顆粒；咽裂同時具備氣體交換與進食的功能，當水流通過的時候，咽裂也吸收裡面的氧氣。

3.      【被囊動物的幼蟲長得很像其他脊椎動物的幼蟲】被囊動物的幼蟲會在水中自由地游動，模樣比成體更像其他的脊索動物。

4.      被囊動物的幼蟲看起來很像蝌蚪，具備脊索動物三大特徵：咽裂、背部中空神經管、背索，背索位於尾巴的背神經管下方。

5.      當幼蟲開始固定棲息在定點，並且變態成成體，背索和大部分的背部神經管就退化消失了。

6.      有些生物學家認為，被囊動物和脊椎動物的共同祖先是長得很像被囊幼蟲的生物。如果確實如此，那麼現代所見的定棲的成體，就是比較晚才特化出來的。

7.      另外有一個相反的假設認為，被囊動物的祖先是定棲的，就像被囊動物的成體，而脊椎是從自由活動的幼蟲中演化出來的。

8.      換句話說，脊索動物族系的演化是幼蟲階段不斷地增加，保持幼蟲型態的時間愈來愈長久，一直到最後牠們不需要變態也能夠繁殖，完全排除祖先的定棲階段。

n   翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. Keeton《Biology-An Exploration of Life》

n   圖片來源：Cornell University、Beyond bones、台灣珊瑚礁海域的海鞘

研析心得：

1.      被囊動物的幼蟲具備脊椎動物三大特徵：咽裂、背部中空神經管、背索。變態為成體之後，背索與大部分的背部神經管消失，為什麼？

2.      有些生物學家認為，被囊動物和脊椎動物的共同祖先是長得很像被囊幼蟲的生物。現代所見的定棲的成體，就是比較晚才特化出來的。

3.      也就是，被囊動物演化成愈來愈安靜固定的生活型態「定棲動物」，朝食物鏈底端的演化，而脊椎動物則是演化成愈來愈活躍的動物，朝食物鏈頂端的演化。

4.      所有物種的演化要能夠成功生存下來，都必須找到自己在生態中的最大利基。

5.      被囊動物定棲的優勢，不需要自由活動，可減少熱量需求；被囊動物的定棲地點，如果選擇食物與氧氣充足的環境，再加上濾食、消化與呼吸效率高，那麼牠的活下去的機率就很高。

6.      如果牠的身體能分泌某些物質，讓掠食者食不下嚥，或增加族群數量，讓掠食者無法吃光牠的族群，那麼，牠就會成為演化史上的成功族群。

7.      所以，被囊動物不需要像變成青蛙或魚類，牠目前的演化成果已經是濾食動物族群中的優勝者。

8.      另外有些生物學家認為，被囊動物的祖先是定棲的，就像被囊動物的成體，而脊椎是從自由活動的幼蟲中演化出來的。

9.      如果從一出生開始就是定棲動物，這有一個明顯的缺點，環境變遷的時候無法遷徙。

10.  而地球上各地的環境，都經歷過劇烈的氣候與地理變遷，所以，完全不遷徙，幾乎不太可能逃過滅絕的浩劫。所以，被囊動物演化出會游泳的幼蟲。

11.  為什麼被囊動物不需要演化成連成體也會游泳移動呢？可能是因為氣候的變遷，並沒有使棲息地的生態系變化太大，也就是被囊動物的食物還是充足的，所以，牠們濾食的生活型態沒有改變。

12.  但是其中有些自由活動的幼蟲族群，為了找到新的棲息地，不斷地增加幼蟲階段，一直到最後牠們不需要變態也能夠繁殖，演化成新的族群「脊椎動物」。

13.  這就好像植物為了登陸生活，不斷地擴大孢子體階段，用雙倍體的基因設定出支撐身體、保持水分、運送水分與不需要水分就可以繁殖的身體構造。有許多脊椎動物的演化，可能也是為了適應陸地的生態環境。

14.  對最早登陸的遠古脊椎動物來說，布滿植物的陸地是一個充滿食物，而沒有天敵或對手的新世界，所以，登陸避開競爭對手與敵人，是一個有利的選擇。

15.  但是，陸地的水源供應並不穩定，溫度變化較大，地理變化也更大(例如河流改道、山地與平地氣候差異)，所以，需要強大活動能力。

16.  也有些遠古脊椎動物選擇往各地的海洋探索，拓展獵取食物的範圍，各地的洋流溫差與地理變遷，同樣需要強大的活動協調能力。

17.  不論是為了適應陸地還是海洋，大型脊椎動物愈來愈需要強化大腦、神經等敏銳的感覺協調器官，來獲得更多的食物、領地與交配權，因此成年之後仍舊保留背索與神經管。

18.  脊椎動物選擇的這條演化路徑更漫長，改變幅度更劇烈，但也因此脊椎動物成為地球食物鏈頂端的掠食者。