

1801年,法国生物学家让-巴蒂斯特·拉马克(Jean-Baptiste Lamarck)着手对动物王国进行分类时,他将其分为两大类:脊椎动物,即有脊椎的动物;以及无脊椎动物,即无脊椎的动物。这两个词已经沿用了200多年,但到了1900年左右,科学家们意识到他们一直在错误地对野生动植物进行分类。许多没有脊椎的动物——比如海星,一种会将自己的胃外翻来进食的无脊椎动物——与我们的亲缘关系比与它们的贝类猎物更近。当然,有些动物有脊椎,有些则没有。但无脊椎的世界的定义不仅仅在于它们缺少什么。
将人类与昆虫、蛞蝓和贝类区分开来的真正界限是什么?答案部分在于肛门。根据最新的观点,屁股的发育已成为对动物王国多样性和进化进行分类的分类学家的一个关键问题。
所有动物的生命都始于快速分裂的细胞团。在这个过程的早期,胚胎只是一个微小的细胞球。但为了发育成肠道,这个圆球需要以某种方式变成一个甜甜圈。为此,细胞球上会形成一个凹痕,最终会推向对面的壁。在人类和海星身上,这个凹痕变成了肛门,并延伸到第二个开口——也就是嘴巴。在贝类或螃蟹身上,这两个开口则以相反的顺序发育;最初的凹痕通常会变成嘴巴。
这一区别将大多数动物分为两类:后口动物(deuterostomes),或“嘴巴第二”;以及原口动物(protostomes),或“嘴巴第一”。虽然所有脊椎动物都是“屁股第一”的,但并非所有无脊椎动物都属于这两类。就连教科书《无脊椎动物:综合》(Invertebrates: A Synthesis)也对“无脊椎动物”这个词保持距离,在第一页写道:“[脊椎动物和无脊椎动物]之间的区别几乎不是自然的,甚至也不是非常明确的。”所谓的无脊椎动物并不是因为它们缺少脊椎而分类,更多的是因为它们处理肛门的方式。
[相关:观看甲虫如何从屁股射出高温化学物质来逃脱蛤蟆的肚子]
或者说,曾经是这样。“确实,后口动物传统上被认为是根据肛门的形成来定义的,”伦敦自然历史博物馆的古生物学家伊姆兰·拉赫曼(Imran Rahman)说,“但我们现在知道,一些原口动物也是以同样的方式发育的。”
最近,研究人员发现,某些“嘴巴第一”的动物,如一些腕足动物(brachiopods),一种贝类,是“屁股第一”发育的。其他的则同时发育,球形胚胎会像卷饼一样将自己向内卷曲。2016年,一个团队证明,肠道的形状实际上是更微妙过程的产物:胚胎从球形转变为拉伸的、类似虾的形状。
这意味着,我们的共同祖先可能首先进化出了类似虾的体型,然后才学会了如何构建它们的肠道。研究人员认为,这些发现表明,肛门(或在某些情况下是嘴巴)已经进化了不止一次。
这或许可以解释栉水母(comb jellyfish)的例子,它们的分化远早于海星和人类祖先进化出排泄系统。大多数水母都有所谓的“盲肠”——只有一个入口没有出口。它们大部分会吞下食物,消化后,再将残渣吐出来。
但在2016年,一位进化生物学家记录下了透明栉水母吃微小发光浮游生物的视频。随着动物消化,视频捕捉到食物在水母体内移动,然后,几个小时后,从它们“头部”后部的两个小孔排出。(当这位生物学家在一个会议上播放这段视频时,据报道,观众倒吸了一口凉气。)这种能力之所以被发现了一百多年,是因为水母拥有研究人员称之为“短暂肛门”的东西——一个临时的开口,只在动物需要排便时才会出现。
有可能肛门比科学家们意识到的要古老得多,而栉水母则是拥有完整消化道的共同祖先的证据。但同样也有可能,屁股就是如此有价值,以至于水母们自己也想出了这个功能。
事实上,据称是人类、海星以及所有所谓的“嘴巴第二”动物的最古老祖先,在消化系统方面,与水母非常相似。这种生物是一种生活在海底的动物,被称为Saccorhytus coronarius,意为“有冠的皱褶袋”。它大约有针头大小,身体圆形,顶部有一个巨大的、张开的嘴。它没有肛门,但全身布满了小孔,其发现者认为这些小孔是鳃裂的前体。“然而,并非所有人都相信这一解释,”拉赫曼说。
尽管如此,“后口动物”这个名称仍然沿用。最近的基因组研究表明,我们仍然与拥有我们基本相同消化工具的动物一起进化,这让我们知道,动物王国的定义,在屁股和脊椎方面是同等重要的。