本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
如果我说，苍蝇、蜜蜂这样的昆虫纲动物，最初都是由螃蟹、龙虾所属的甲壳类动物演化来的，你会相信吗?
外形差异巨大的“近亲”
乍听之下觉得奇怪，但是想一想又觉得非常合理。二者同属于节肢动物门，其中很多其他纲的动物，都被一些人误认为是昆虫，比如蝎子、蜘蛛都是蛛形纲动物、潮虫属于甲壳纲，都像其他虫子一样让人感到恶心。当然，今天我们说到的不是这几种动物，而是节肢动物门的另一个分支--甲壳类动物。
事实证明，这些甲壳类动物确实和昆虫们有些“血缘关系”。最新的研究表明，今天遍及世界各个角落、数量极其庞大的昆虫家族，正是由甲壳类生物演化来的。
目前科学家们普遍认为，地球上最早的昆虫出现于大约4.8亿年前，是从生活在水里的甲壳类生物演化的。它们首先逐渐离开了海洋，尝试在陆地上生活，并且享受到了陆地所带来的好处，长期定居下来。
在大约8000万年后，随着越来越多的生物开始向陆地发展，陆地生态系统越来越复杂，昆虫的祖先们不得不一跃而起，飞上了天空。考虑到翼龙所在的恐龙时代开启于大约2.25亿年前，鸟类是由恐龙演化而来，以及哺乳动物出现于大约2亿年前，那么昆虫的的确确是地球上最早的飞行动物，比其他任何飞行动物存在于地球上的时间都长了至少一倍。
那么问题来了:第一只飞行的昆虫是如何飞上天空的呢?它的翅膀又是从何而来的呢?
甲壳类动物的腿?
数百年来，这个问题一直困扰着科学家们。我们都知道，物种的进化源自于基因突变加自然筛选，而基因突变又是不定向的。在长达一个世纪的时间里，很多人都把昆虫的翅膀出现归因于随机的新组织结构所产生的。近些年来，越来越多的人相信:昆虫的翅膀是从甲壳类动物已有的组织结构中变化而来的。
最开始，人们把关注的重点放到了鳃上，因为鳃既有关节也有肌肉，符合翅膀的要求。更重要的是，有些甲壳类动物在幼年的时候，鳃的外形也和昆虫翅膀非常相像。
而最近的研究表明，昆虫翅膀的来源可能并非是鳃，而是腿。奇怪了，翅膀看似都在昆虫后背上，腿都在身体下方，为何科学家会有这样的想法呢?有两项研究给出了证据。
第一项研究来自于对一种名叫Parhyale hawaiensis的虾的研究，通过基因敲除技术，研究人员发现了其体内有类似于昆虫翅膀的基因网络，而这段基因控制的正是它的甲壳和最靠近身体的腿部。这意味着甲壳类动物的腿就有可能从体壁挤出来，最终演化为翅膀。
同样的，第二项研究也采用了基因敲除技术，对果蝇等昆虫进行了研究。结果表明:昆虫的三对足，和甲壳类动物的前三对足几乎完美匹配。也就是说，在从甲壳类动物演化到昆虫的过程中，前三对足没有任何变化。
那么问题来了:第四对足去哪了呢?
遗失的双腿
来自伍兹霍尔海洋研究所的分子生物学家Heather Bruce为了探究这个问题的答案，翻阅了大量的资料。在发表于1893年的一篇论文中，作者指出昆虫的这一对足已经融入到体壁中，甚至有的在胚胎时期就融合在一起了。
她并不满足于这个答案，并且继续查阅资料。在一篇发表于20世纪80年代的论文中，她似乎找到了想要的答案。论文中提出了一个新鲜的观点:这两条腿不仅融进了体壁，而且腿上的叶片慢慢移动到了背部，形成了昆虫的翅膀。
Bruce对这个说法很感兴趣，马上和她的同事们利用基因组和胚胎的数据进行验证。结果发现，论文所说的完全正确:首先，近端腿的叶片会融入体壁，然后最近的部分会逐渐向上移动，一直到背部，最终变成了翅膀。
这两项由不同的研究团队发表于《自然生态学与进化》上的论文，虽然在有些方面存在分歧，但在昆虫翅膀的来源方面达成了一致。在阅读了这两篇论文后，相关领域的专家评论说:“关于腿部和翅膀的基因的互补性观点，让这两个团队在回答关于甲壳类动物转变为有翅膀的昆虫的一些关键问题时形成共识。他们认可昆虫的侧体壁与Parhyale虾近端腿来源相同的说法，也认可甲壳类动物腿部融入体壁后形成了翅膀的理论。 ”
分歧
当然，双方也不是在所有问题上都高度一致。
第一项研究中的科学家认为，昆虫的翅膀进化采用的是双重起源的模式。也就是说，他们认为不仅仅是融入体壁的腿，连体壁也参与到了翅膀的形成过程。
而对于第二组研究人员来说，他们认为在形成翅膀的过程中，基本上只有那两条腿的参与。两条腿先是融入到体壁内，然后再从背后挤出来，形成翅膀。
不管怎么说，至少在昆虫翅膀来自于甲壳类动物腿部的说法，双方达成了共识。
多年以来，人们一直以为昆虫的翅膀是新演化出来的身体部分，并且因此而感到非常有趣。事实证明，没有什么是全新的，通过基因组的比较我们已经知道，这些昆虫的翅膀也只不过是从已有的身体部位演化来的，只不过这个来源仍然还有些不清楚的地方。
好在通过基因组的研究，这些谜题正在一点点被破解。在本次研究之后，我们也更加意识到节肢动物门里的昆虫和甲壳类动物之间，竟然有如此密切的关系。通过现今世界上的甲壳类动物及其身体上的各个部位，我们可以更好地去研究它们和昆虫的历史。
不管怎么说，我们已经越来越接近真实答案了。在大约4亿年前，地球上第一只飞行动物是如何上天的，已经变得越来越清晰。尽管我们在这件事发生的4亿年后才出现，但我们已经接近看到事情的真相了。