一块五亿年前的化石改写了蜘蛛的起源故事

蜘蛛和蝎子已存在约4亿年，形态变化甚微。它们与近缘节肢动物一起被归类为螯肢动物，作为最成功的节肢动物掠食者群体曾统治地球。根据化石记录，螯肢动物似乎曾专门在陆地上生存和分化。

在亚利桑那大学尼古拉斯·斯特劳斯菲尔德领导并发表于《当代生物学》的一项研究中，来自美国和英国的研究人员对一种名为对称莫利索尼虫的灭绝动物化石的脑和中枢神经系统特征进行了详细分析。此前学界认为它代表了螯肢动物特定类群（生活于寒武纪时期，距今5.4至4.85亿年前）的原始成员，包括现代鲎的祖先。令研究人员惊讶的是，莫利索尼虫化石大脑的神经排列并非如预期那样类似鲎，反而与现代蜘蛛及其近亲的排列方式完全相同。

"螯肢动物首次出现的时间地点、其祖先属于何种螯肢动物、以及这些祖先像鲎一样是海洋性或半水生性，这些问题仍存在激烈争议。"亚利桑那大学神经科学系特聘教授斯特劳斯菲尔德表示。

莫利索尼虫的外形与寒武纪早中期的其他早期螯肢动物相似：身体由两部分组成——前端宽阔圆形的"头胸甲"和末端呈宽尾状结构的坚固分节躯干。部分科学家认为这种前带头胸甲后接分节躯干的构造类似于蝎子的身体构造。但无人主张莫利索尼虫是比基干螯肢动物（例如比鲎祖先更原始的形态）更特殊的物种。

斯特劳斯菲尔德及其同事通过其化石大脑和神经系统确认了莫利索尼虫的螯肢动物身份。如同蜘蛛及其他现代螯肢动物，莫利索尼虫身体前部（称为前体）包含辐射状的分节神经节，控制着五对分节附肢的运动。除这些螯肢动物特征外，莫利索尼虫还显示出其未分节的大脑延伸出短神经连接一对钳状"爪"，令人联想到蜘蛛等螯肢动物的螯牙。

但证实其螯肢动物身份的决定性特征在于莫利索尼虫脑部的独特构造——其排列方式与现代甲壳类、昆虫、蜈蚣乃至鲎属（如美洲鲎）中常见的前后向布局完全相反。

"这就像寒武纪化石中观察到的鲎型大脑，或现存及祖先甲壳类与昆虫的大脑被反向翻转——正是我们在现代蜘蛛中看到的模式。"他解释道。

据伦敦国王学院的合著者弗兰克·赫斯所述，后一项发现可能是关键的进化突破：现有蜘蛛脑部研究表明，这种背腹翻转的排列为神经元控制中心与协调蜘蛛（或其近亲）惊人运动能力的底层神经回路提供了捷径。这种构造可能赋予其狩猎时的隐秘性、追逐时的迅捷性，对蜘蛛而言还意味着编织精密蛛网诱捕猎物的高超技巧。

"这是进化史上的重大飞跃，且似乎为螯肢动物所独有，"赫斯指出，"然而在莫利索尼虫中，我们已识别出与现存物种对应的脑区，借此可推演所有节肢动物共有的潜在基因构成。"

"螯肢动物的大脑不同于地球任何生物，"斯特劳斯菲尔德补充道，"其构造可能与计算速度及运动控制能力密切相关。"

斯特劳斯菲尔德认为，最早登陆的生物可能是类似马陆的节肢动物及某些祖先型昆虫生物——即甲壳类的一个进化分支。

"我们可以设想，莫利索尼虫类螯肢动物同样适应了陆地生活，以早期昆虫和马陆为日常食物来源。"他补充说，陆地上首批螯肢动物可能促进了关键防御机制的演化：昆虫翅膀的出现，进而实现飞行与逃脱。

"被蜘蛛追捕时，飞行能力赋予显著优势，"斯特劳斯菲尔德指出，"然而尽管具备空中机动性，仍有数以百万计的昆虫被蜘蛛编织的精巧丝网捕获。"

为开展研究，斯特劳斯菲尔德在哈佛大学比较动物学博物馆（保存莫利索尼虫标本之处）工作期间，从不同照明角度、光强、偏振光及放大倍数下拍摄了大量照片。

为排除莫利索尼虫与蜘蛛大脑结构的相似性源于平行进化（即巧合而非共同谱系衍生）的可能性，合著者大卫·安德鲁（斯特劳斯菲尔德实验室前研究生，现任职于宾夕法尼亚州莱康明学院）对115项跨节肢动物（含灭绝与现存物种）的神经及相关解剖特征进行了统计分析。结果将莫利索尼虫定位为现代螯肢动物的姐妹群，进一步佐证了莫利索尼虫谱系衍生出包含蜘蛛、蝎子、避日蛛、鞭蝎等众多物种的进化支系。

遗憾的是，其他莫利索尼虫类节肢动物未以允许详细分析神经系统的形式保存。但作者们认为，若它们共享同种独特脑结构，其后代可能已分化形成不同的陆生谱系，构成当今螯肢动物生命树中的各分支。