海星那标志性的五腕造型，无疑是世界上最奇特的水下生物之一。这些海洋无脊椎动物是如何获得如此奇特体型的呢？原来，它们并非一直拥有如此多的腕足，而是随着时间逐渐获得的。大约在5亿年前，海星的祖先只有两条对称的腕足。
一项发表在《Current Biology》上的新研究，探索了海星蜿蜒的进化之路，揭示了它们如何演变成如今的星形。研究人员最近在摩洛哥发现了一块5亿年前的化石，并将其描述为一个新物种——Atlascystis acantha。这个物种被确立为所有棘皮动物（包括海星、海参和海胆）的起点。
现代海星的对称性
现代海星和其他棘皮动物展现出所谓的“辐射对称性”，这是一种通常分为五个部分的罕见身体结构。大多数海星有五个腕足，但有些物种甚至更多——例如，成年的太阳海星可以有高达24条腕足。
五腕造型与两侧对称性形成鲜明对比，两侧对称性是地球上绝大多数物种（99%）所表现出的体型。甚至海星在多方面都源于两侧对称的根源。
所有棘皮动物，包括海星，它们的生命都始于两侧对称的幼体。随着它们发育成成体，它们会呈现出独特的辐射对称体。然而，它们早期的两侧对称阶段似乎已经延续了数亿年。
棘皮动物的原始祖先Atlascystis acantha，可能在其整个生命周期都表现出两侧对称。参与这项新研究的研究人员检查了一套在摩洛哥的反阿特拉斯山脉出土的化石，并能够确定这种古老物种的解剖结构，该物种生活在寒武纪的海底。
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海星的祖先
研究人员发现，Atlascystis拥有扁平、带刺的身体，呈两侧对称，并有一对骨板，这些骨板的功能类似于现代棘皮动物壳上的步带沟（ambulacra），棘皮动物利用这些区域来移动和进食。
尽管研究人员没有关于Atlascystis幼体阶段的确凿证据，但他们认为该物种经历的成体变形比现存的棘皮动物要不那么剧烈。
“所以，它们在发育过程中不是完全重组前后轴，而是可能将幼体身体轴保留到成体形态，”共同首席作者、英国自然历史博物馆首席研究员Imran Rahman在声明中说。“这意味着它们不必挤压内脏器官，也不必长出新的开口，或者像我们在现代棘皮动物身上看到的那些奇特而美妙的方式那样扭曲整个身体。”
进化如何赋予海星五条腕足
通过3D成像、生长分析和系统发育学方法，研究人员确定Atlascystis位于棘皮动物进化树的基部附近。
从Atlascystis的两侧对称性到现代海星的五条或更多腕足，棘皮动物的进化经历了一个相当曲折的路线。研究人员通过追踪步带沟在其进化历史中的变化，追溯了这条路径，这条路径并非直线。
“所以最初棘皮动物有两个步带沟，”Rahman说。“然后减少到一个，之后我们认为发生了一个复制事件，将这一个剩余的腕足状结构复制，产生了三个，然后是五个步带沟。”
棘皮动物最终形成了五个步带沟，赋予了它们独特的辐射对称形态。然而，研究人员仍然不确定为什么海星及其近亲会发展出这种形态而不是其他形态。尽管熟悉的海星形态的起源现在有了一个古老的根源，但这个谜团的完整答案似乎仍然遥不可及。
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