第一批在地球上飞行的动物，很可能是从它们的鳃中进化出了非常好的翅膀。

来自捷克共和国和德国的一组研究人员分析了大约3亿年前的史前飞虫化石，发现了看起来非常相似的翅膀和鳃状结构。

这一发现表明，最早的一些有翼昆虫的幼虫是水生或半水生的，这一结果可能有助于解决当今困扰进化生物学家的最大谜团之一：昆虫的翅膀是从哪里来的？

捷克科学院的昆虫学家帕维尔·斯罗卡（Pavel Sroka）解释说：“尽管我们的化石肯定不能代表有翼昆虫的祖先 —— 它们是幼虫，而这一群体的成年昆虫已经有了功能齐全的翅膀 —— 但它仍然是一个相对古老的昆虫群体。”

“考虑到其他古代昆虫类群的幼虫，如蜉蝣和蜻蜓，也是水生的，这支持了水生环境在有翼昆虫进化的最初阶段发挥重要作用的可能性。”

显然，空中的生命与水中的生命是一个截然不同的世界，然而，在昆虫的进化时间轴上，似乎有一条看不见的线连接着这两个栖息地。

从历史上看，大多数关于有翼昆虫的讨论都假设它们的祖先是陆生的，但最近的遗传和化石证据表明，第一批昆虫可能类似于水生或半水生甲壳类动物。

因此，一种假说认为昆虫的翅膀是从四肢状附属物进化而来的，而另一种假说认为它们是从鳃状附属物进化而来的。

这些相互竞争的理论有时被称为“飞鼠”理论和“飞鱼”理论，但还有第三种假设，即腿和鳃结构的融合都有助于翅膀的进化 —— 这是一种奇怪的松鼠和鱼的杂交。

证明任何理论正确的问题是，古代昆虫化石极为罕见。更重要的是，人们通常认为这些生物作为幼虫的发育方式暗示了它们的进化，尽管几乎没有证据表明这是事实。

然而，支持性的基因研究表明，幼蜉蝣的鳃和翅膀具有相似的发育起源。

今天，现代甲壳类动物通过它们的外骨骼呼吸，但蜉蝣、蜻蜓、豆娘和许多与水生栖息地有关的昆虫的幼虫，通过腹部的鳃呼吸。

现在，对大约3亿年前昆虫幼虫的化石分析，暗示了这些结构是如何变成翅膀的。

代表不同发展阶段的昆虫化石是在德国的一个岩层中发现的，可以追溯到大约3亿年前。

作为幼虫，这些生物看起来有点像三叶虫。在如此早期的发育阶段，这种被称为“Katosaxoniapteron brauneri”的物种拥有侧面生长的边缘，或“襟翼”，似乎适合水生生活方式。顶部和底部的襟翼看起来非常相似，并显示与呼吸有关的丝状乳头。

然而，成年后，最靠近头部的襟翼变成了翅膀。

斯罗卡和他的团队认为，他们的研究结果“有力地支持了翅膀是从祖先的鳃进化而来的这一观点。”

斯罗卡说：“胸腔上最初的扁平突起形成了后来的翅膀，因此可能是作为呼吸器官出现的。”

但需要更多的证据来证明这一假设，这一假设仍处于起步阶段。直到2010年左右，科学家才意识到昆虫和甲壳类动物在基因上是密切相关的。

这种水生古代昆虫的生活仍然是一个有待解决的谜。

这项研究发表在《通讯生物学》杂志上。

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