一种美味食物的早期进化

关于棘突类动物起源和早期进化的新见解已经发表。棘突类动物包括海胆、沙元及其亲属。

　　

这项研究表明，现代甲壳类动物大约出现在3亿年前，在二叠纪-三叠纪大灭绝事件(地球历史上最严重的生物多样性危机)中幸存下来，并在之后迅速多样化。这些发现有助于解决由于化石证据相对缺乏而导致的知识空白。

有超过1000种活的海胆，包括海胆、心胆和海饼干，它们生活在从浅水到深海的不同海洋环境中。纵观历史，这些生物坚硬的脊椎骨架留下了数量惊人的化石。然而，尽管有这些引人注目的化石记录，但很少有化石标本记录了它们的出现，它们与现存群体的亲缘关系不明，这使得它们的早期历史不确定。

“对于海胆的祖先何时出现，以及发生在二叠纪和三叠纪之间的大规模灭绝事件可能在它们的进化中发挥了什么作用，科学家之间仍存在争论。”第一作者Nicolás Mongiardino Koch说，他在美国康涅狄格州纽黑文的耶鲁大学完成了这项研究，现在是美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的博士后研究员。

“我们着手通过结合基因组和古生物学数据来解开它们的进化关系，来帮助解决这些争论。海胆类非凡的化石记录，以及这些化石可以被纳入系统发育分析的便利，使它们成为用这种方法探索它们早期进化的理想系统。”

Mongiardino Koch和他的团队在现有的分子资源和18个新的基因组数据集的基础上，创建了目前最大的甲壳类分子基质。利用这个数据集，他们能够重建生活的海胆主要谱系的系统发育关系和分化时间，并将它们的多样性置于更广阔的进化史中。他们通过对数据集应用“分子时钟”技术来做到这一点，通过使用化石证据，棘皮类动物基因组中突变累积的速率转化为地质时间，使研究人员能够确定不同谱系首次多样化的时间。

他们的分析表明，现代海胆的祖先可能出现在二叠纪早期，并在一次大规模灭绝事件之后的三叠纪时期迅速多样化，尽管化石记录似乎没有捕捉到这种进化辐射。

此外，研究结果表明，沙元（也叫沙币或海饼干）出现时间可能比我们想象的要早得多，在白垩纪时期，大约比这些生物的第一批有记录的化石早4000万到5000万年。作者说，这个结果是值得注意的，因为沙元坚硬的骨骼，它们被掩埋的生活方式，以及它们极其独特的形态暗示着它们的化石记录应该忠实地反映它们真正的进化历史。

该团队还开发了一种多元统计方法，称为“时空”，以帮助他们在分析中可视化和评估他们的进化时间轴对不同选择的稳健性。他们发现，分子时钟模型的不同实施对发散时间有最强的影响，而其他决策显示出最小的影响。

“我们的工作极大地扩展了甲壳类的基因组数据，并帮助解决了围绕它们进化历史的一些长期存在的问题。总之，这些结果表明，我们需要重新评估棘皮类化石记录，未来对被忽视的化石残留物的研究可能会为我们的发现提供进一步的支持。”

Nicolás Mongiardino Koch, Jeffrey R Thompson, Avery S Hiley, Marina F McCowin, A Frances Armstrong, Simon E Coppard, Felipe Aguilera, Omri Bronstein, Andreas Kroh, Rich Mooi, Greg W Rouse. Phylogenomic analyses of echinoid diversification prompt a re-evaluation of their fossil record. eLife, 2022; 11