脊椎动物（有脊椎骨的动物）

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简介

脊索动物门中的脊椎动物亚门动物的总称。数量最多，结构最复杂，进化地位最高,由软体动物进化而来。形态结构彼此悬殊，生活方式千差万别。

脊椎动物亚门是脊索动物门下的一个亚门。拉丁文学名是vertebrata，词根是“vertebra”，意为脊椎骨。脊椎动物亚门的动物的脊椎都包在骨头里面，是脊索动物门中最大和最先进的亚门。这个亚门的成员拥有的肌肉大多数是一对一对的肌肉。神经系统有一部分在脊梁骨中间。脊椎动物亚门动物的脊椎是体内骨，有软骨也有硬骨。在动物成长时，这个骨架支持体型。因此脊椎动物可以比无脊动物长得大，而且平均体量也比较大。

大多数的脊柱动物的骨架包括头骨，脊梁骨和两对躯肢。有些比较先进的脊椎动物没有两对手脚，如鲸和蛇。在演化之后已经不再需要了。现今世界上最大的脊椎动物是蓝鲸，长达三十多公尺，重一百多公吨，可是最小的脊椎动物虾虎鱼，却只有七、八公厘长。

特征

除具脊索动物的共同特征外，其他特征还有：

①出现明显的头部，中枢神经系统成管状，前端扩大为脑，其后方分化出脊髓。

②大多数种类的脊索只见于发育早期（圆口纲、软骨鱼纲和硬骨鱼纲例外），以后即为由单个的脊椎骨连接而成的脊柱所代替。

③原生水生动物用鳃呼吸，次生水生动物和陆栖动物只在胚胎期出现鳃裂，成体则用肺呼吸。

④除圆口纲外，都具备上、下颌。

⑤循环系统较完善，出现能收缩的心脏，促进血液循环，有利于提高生理机能。

⑥用构造复杂的肾脏代替简单的肾管，提高排泄机能，由新陈代谢产生的大量废物能更有效地排出体外。

⑦除圆口纲外，水生动物具偶鳍，陆生动物具成对的附肢。

该亚门包括：圆口纲、软骨鱼纲、硬骨鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。各纲的特征虽然有显著差别，但组成躯体的器官系统及其功能基本一致。

起源假说

脊椎动物起源可能分五步：

2003年2月28日美国《科学》杂志发表西北大学、中国地质大学教授舒德干等研究者与英、日等国学者合作完成的重要成果《云南虫类的一个新种及其对后口动物演化的重要意义》。该成果的发布，标志着脊椎动物实证起源研究取得了进一步的重要进展。

高阶元生物类别的起源历来是进化生命科学的核心命题。包括人类在内的脊椎动物谱系总根底起源，涉及到脊椎动物两大类群间的演化关系，因而不仅是学术界长期探索的一个焦点问题，也是大众普遍关注的一个科学热点。

广泛认同的脊椎动物起源分“四步走”的假说。该假说认为，在动物演化大树的两大基本分支谱系中，位于后口动物谱系顶端的脊椎动物与原口动物谱系没有直接联系，它根植于后口动物脊椎系的演化轮廓是：从现在最低等的后口动物棘皮动物和半索动物为始点，先后经由仅在尾部具有脊索的尾索动物和脊索纵贯全身的头索动物，最后通过脊椎和头部构造的出现，诞生出该谱系的终端产物脊椎动物。

然而学术界的共识是，这一基于现代动物学信息间接推测出来的假说到底是否可靠，还必须得到真实历史资料的检验、修正和补充。

要在古生物学上进行有效的脊椎动物起源研究，应该以现代动物学信息为重要线索，在尽可能靠近脊椎动物起源的“源头”时段探寻时做好两件工作：首先是力求发现最古老、最原始的脊椎动物，接着便是以这些脊椎动物始祖为起点，向前逐步追溯它们在无脊椎后口动物中的完善的祖先序列。中国保存了五亿三千万年前的众多精美后口动物软躯体构造化石的澄江化石库，恰好靠近这样的“源头”。为中国学者揭开这一谜团提供了一个难得的机遇。

1999年昆明鱼和海口鱼的发现被英国《自然》杂志评论为“逮住第一鱼”，为难题的破解投进了一缕曙光。2003年初，舒德干等人再度在《自然》杂志著文，他们通过对数百枚海口鱼标本的深入研究，揭示出它们一方面已经开始演化出原始脊椎骨和眼睛等重要头部感官，另一方面却仍保留着无头类的原始性器官，从而证实了它们不仅是已知最古老的脊椎动物，而且还属于地球上一类最原始的脊椎动物。

早期后口动物的系列性发现，不仅与现代动物学关于脊椎动物起源分“四步走”假说相一致，更重要的是添加了比这“四步走”更为原始的“第一步”，从而首次提出了脊椎动物起源至少分“五步走”的新假说。这些始见于澄江化石库地层最底部的“第一步”动物群古虫类和云南虫类，是一些创生出咽腔型鳃系统的原始分节后口动物，极可能代表着学术界期盼已久的原口动物和后口动物分节的共同祖先与由于躯体特化而丧失分节性的后口动物（包括棘皮动物和半索动物）之间的过渡类型。十分有趣的是，尽管它们由于咽鳃的出现而引发了动物体在取食、呼吸等新陈代谢方式的重大革新而成为真正的后口动物，但其躯体却仍保留着其祖先的分节性特征。舒德干解释说：“实际上，既出现创新特征又继承祖先某些原始性状的镶嵌演化是生物界一种十分常见的现象。”

在这分“五步走”的演化系列中，“第一步”的动物类群十分奇特：对1400多枚海口虫标本进行比较解剖学研究表明，它们不仅缺少脊索构造，而且在皮肤、肌肉、呼吸、循环、神经等器官系统上与脊索动物存在着根本区别；其中最为独特的是其由6对外鳃组成的呼吸系统，这与较为高等的后口动物的内鳃迥然有别。海口虫与同处“第一步”的古虫动物门在躯体构型上却相当一致：两者皆明显分节，而且躯体也都呈独特的“双重二分型”，即身体沿纵轴分为前体和后体两大部分，而前体又被一个能自由扩张的“中带”构造分为背、腹两个单元。所不同的是，海口虫兼具背神经索和腹神经索，这显示出它比古虫动物门稍略进步些，从而更靠近“第二步”中的半索动物。

舒德干指出，尽管提出了脊椎动物起源分“五步走”的新假说，但这仍只给出了一个演化轮廓，在其相邻演化步骤之间仍缺乏中间环节的证据。

分类

现存脊脊椎动物大约有4万种，分为六个纲。根据身体结构特点，分为圆口类、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物。

1、圆口类

圆口纲是一类无可动的颌口、无鳞也无成对附肢的水生鱼形动物。现存圆口动物只有七鳃鳗目和盲鳗目两类。

2、鱼类

鱼纲是脊椎动物中种数最大的一类，现存约24000种。鱼类终生生活于水中，皮肤出现保护性鳞片，以鳃呼吸。鱼类无颈部，肌肉分节，脊柱仅分化为躯干椎和尾椎；头骨有颌骨；心脏仅一心房一心室，单循环；排泄器官为中肾。

3、两栖类

两栖纲是由水生过渡到陆生的第一支脊椎动物。

青蛙为陆生型两栖动物，但其生殖和发育离不开水。在生殖季节，雌、雄成蛙在水中抱对、产卵、受精，受精卵在水中孵化为幼体蝌蚪。蝌蚪生活于水中，有外鳃，行水中呼吸，以尾部为运动器，捕食水中的浮游动物。蝌蚪生长到一定程度即开始变态，失去外鳃，长出前、后肢，长出肺，皮肤发生轻微的角质化，变成蛙。蛙的肺呈简单的囊状，不能独立完成呼吸功能，必须辅以皮肤呼吸，而皮肤还要完成防止水分蒸发的功能，因而构成了矛盾。这便使两栖动物不能在高盐度和过于干燥的环境中生存，从而分布较狭窄，种类较少。

两栖动物现存约2500余种，分为无足目，如版纳鱼螈；有尾目，如大鲸；无尾目，如蟾蜍和蛙类。

4、爬行类

爬行纲是一支完全适应了陆地生活的动物。它们在胚胎发育过程中出现了羊膜，因而摆脱了生殖过程对水的依赖而成为完全陆栖的脊椎动物。在各个器官系统方面表现出陆栖动物的典型特征。

爬行动物的身体明显地区分为头、颈、躯干、尾和四肢，心脏由两心房和一心室组成，为不完全双循环。卵生变温动物。

爬行动物现有5000种，分四目：喙头目、鳞蜴目、鳄目、龟鳖目

一些大型古爬行类如各种恐龙等已完全灭绝。另有两支古爬行类最后分别进化出鸟类和哺乳类。

5、鸟类

鸟纲是脊椎动物亚门的一纲。体均被羽，恒温，卵生，胚胎外有羊膜。前肢成翅，有时退化。多营飞翔生活。心脏是2心房2心室。骨多空隙，内充气体。呼吸器官除肺外，有辅助呼吸的气囊。全世界已发现9021种；中华人民共和国有1186种。

6、哺乳类

哺乳纲是脊椎动物亚门的一纲，通称兽类。哺乳动物是全身披毛、运动快速、恒温胎生的脊椎动物,是脊椎动物中躯体结构、功能行为最为复杂的最高级动物类群。身体被毛；体温恒定；胎生（单孔类例外）和哺乳；心脏左、右两室完全分开，左心室将鲜血通过左动脉弓泵至身体各部；脑颅扩大，脑容量增加；中耳具有3块听骨；下颌由1块齿骨构成，与头骨为齿-鳞骨关节式；牙齿分化为门齿、犬齿和颊齿；7个颈椎，第1、2颈椎分化为环椎和枢椎。兽类是动物界进化地位最高的自然类群，除南极、北极中心和个别岛屿外，几乎遍布全球，现存19目123科1042属4237种。中国有11目，都是有胎盘类。中国北方属古北界，哺乳纲的代表科有鼠兔科、河狸科、蹶鼠科、跳鼠科、睡鼠科，南方属东洋界，代表科有长臂猿科、懒猴科、大熊猫科、灵猫科、鼷鹿科、穿山甲科、狐蝠科、象科、猪尾鼠科、竹鼠科等。哺乳纲的先进性表现在：脑高度发展；恒温和胎生哺乳。

哺乳动物（包括化石和现生种类）可分为原兽亚纲和兽亚纲。原兽亚纲包括已绝灭的中生代哺乳动物和现在的单孔目。单孔目中有针鼹和鸭嘴兽，产于澳大利亚、塔斯马尼亚和新几内亚，现存只有1目2科3属6种。兽亚纲除中生代祖兽、阴兽次亚纲外，还有后兽次亚纲，包括各种有袋类，产于南、北美洲、澳大利亚及其邻近岛屿，共1目9科81属约250种；真兽次亚纲，包括各种有胎盘类，广布世界各地。除已绝灭的目外，共17目112科约958属3981种。

影响脊椎动物身体对称性物质

法国国家科研中心2010年2月18日发布公报说，一个由美国和法国研究人员组成的科研小组日前发现了影响脊椎动物身体对称性的物质。公报说，该科研小组发现，脊椎动物身体的对称性早在胚胎发育初期，即体节形成时期就已经表现出来，维生素A酸在确保身体对称性上起到了关键性作用。体节是脊椎动物在胚胎发育过程中沿身体前后轴形成的一定数目的暂时性结构，它会逐渐分化为骨骼和肌肉等组织。

研究人员以实验鼠为研究对象。他们发现，当实验鼠体内缺少维生素A酸时，它在身体对称性的发育上就会出现异常。此外，一种名为Rere的蛋白质参与了维生素A酸信号的激活，如果实验鼠体内的Rere蛋白质发生变异，它在身体对称性的形成上就会滞后。

这一研究成果已发表在最新一期英国《自然》杂志上。研究人员表示，身体对称性发育异常会导致脊柱侧凸等疾病，这项发现为理解脊椎动物身体对称性的形成以及防止身体发育异常提供了新思路。