小虫子身上的“盔甲”是怎么来的？

科普小知识2022-08-02 08:58:58

...

小虫子身上的“盔甲”是怎么来的？

现代拖鳃动物的表皮细胞和早寒武世蠕虫蜕皮的网状结构。马尾松毛虫；表皮细胞纵切面；表皮网状纹饰；蜕皮蠕虫的化石结构；蠕虫蜕皮动物蜕皮恢复图；E .骨块表面的直脊网状结构；骨片之间的软表皮上的多褶皱脊的网络结构。

动物表皮具有类似于衣服的功能，可以将身体内部的软组织与外部环境隔离开来。然而，这种“衣服”不能每天都换，所以它必须综合各种功能，如感觉、保护、排泄、呼吸等。适应不同的季节和环境。

我们所熟悉的蝉、蟹、蝎子和稀有的拖鳃动物、线虫等动物都有一种创新的功能，就是在生长过程中会多次蜕出坚硬的“盔甲样”皮肤，达到“买新衣服”的目的，这些动物统称为蜕皮动物。如今，蜕皮动物的表皮是软的或硬的，厚的或薄的，种类丰富，功能多样。

这些表皮结构的规则是什么？它是什么时候产生的，是如何进化的？学术界对此知之甚少。

西北大学和里昂大学联合培养的博士研究生王登及其导师、研究员韩健和让·瓦尼埃认为，找到蜕皮祖先的表皮将是解决这些问题的最佳途径。他们的研究结果发表在5月6日的英国杂志《皇家学会杂志:生物科学》上。

根据韩健的说法，蜕皮的表皮通常是由下一层宽度约为60微米的多边形表皮细胞向外分泌的，因此相应地在表皮上“印刷”出一个多边形网络结构。然而，一些蜕皮动物的表皮宏观网状结构可达毫米级，其空间结构更为复杂，与皮下细胞没有直接对应关系。

研究人员在陕西南部的寒武系宽川铺组中发现了一些已知最古老的蠕虫蜕皮动物化石(约5.35亿年前)。它的表面完全清晰地保留了直径在5到20微米之间的网状结构。这些网状结构与活着的鳃裂改组动物的表皮细胞的大小、形状和排列基本一致，因此他们得出结论，这些化石上的微观网格应该与表皮细胞相对应。

此外，化石表面显示出软硬网络结构。一个是由直脊组成的多边形，主要发育在蠕虫表皮坚硬多刺的骨片上。节肢动物壳上常见的宏观复杂网状结构与这种直脊网状结构相同，它应该是由一组表皮细胞分化、融合和分泌而形成的。

另一个是由多褶皱脊组成的多边形，通常在骨切片之间的较软表皮中发现。这种结构便于虫体弯曲躯干，通过调节多边形的折叠边来扩大躯干的伸展范围，克服了因佩戴头盔和盔甲而导致全身不利于弯曲和伸展运动的缺点。

韩健说，与最原始的祖先的简单表皮相比，软网状结构和硬网状结构在形态和功能上经历了初步的分化。

构成我们身体的物质是怎么来的？