霍克斯基因群&脊髓神经的形成&生态龛位&预适应（2）

在错误的位置上制造出完整的身体部位，这类变异被称为同源转化homeosis。
美国布里奇斯发现一些果蝇多长了一对翅膀，并且把这个突变基因传给了它们的后代。科学家成地敌分离出导致产生布里奇斯突变种的基因，发现它原来只是整个相关基因家族中的一个，这个家族被定名为“霍克斯基因群”，负责从头到尾的顺序。
霍克斯基因群在果蝇发育初期，胚胎形状还像一个小足球时，便已具活性。之后胚胎开始区分出一个个体节Segment。霍克斯基因群负责对每个体节中的细胞发出指令，指示它们变成腹部、腿、翅膀或触角的某一部分。霍克斯基因群就像电源总开关，负责控制别的基因，触发其他基因的连锁反应，合力形成身体的某部分。假如某个霍克斯基因发生突变，所导致的错误可能是某个体节发育成另一个身体部分。
霍克斯基因在染色体上排列的顺序，就是它们在果蝇幼虫内发挥作用的顺序——头基因在前，尾基因在后。所有动物体内的霍克斯基因都和昆虫体内的功能相同，即从头到尾沿着主轴分为不同区段。科学家甚至可以用老鼠体内的某个霍克斯基因，取代果蝇体内对应的缺陷基因，而果蝇照样可以长出正常的身体部位。
第一批出现在化石记录里的动物包括水母、海绵等原始动物——全是双胚层动物。总开关基因在这类动物体内屈指可数，而且功能也不像三胚层动物那样严谨而有组织。原始双胚层动物独立分支后，基因工具箱才在其他动物的共祖体内出现。
古生物学家现在相信，唯有当基因工具箱演化完成之后，寒武纪大爆炸才可能发生，因为到那时数十种新的动物身体设计方案才可能浮现。
【神经系统】所有脊椎动物都有一根神经索，沿背侧分布，心脏及消化道则位于前方（即腹侧）。昆虫及其他节肢动物却刚好相反。当脊椎动物胚胎开始成形时，背侧及腹侧的细胞都具备变成神经元的潜能。脊椎动物胚胎的腹部细胞会释放出名为Bmp-4的蛋白质（果蝇 Dpp抑制神经蛋白），抑制细胞变成神经元。Bmp-4逐渐从胚胎的腹部扩散至背部，沿途抑制神经元形成。随着胚胎的发育，背部细胞会释放出一种可以阻挡Bmp-4的索素蛋白质（果蝇 Sog蛋白质），保护胚胎背部不受Bmp-4影响，让细胞转变成神经元，最后发展出顺沿背侧的脊髓。
离人类血缘最近的无脊椎动物 文昌鱼
已知最早的脊椎动物化石，是在中国发现的一种类似八目鳗的生物，其年代可追溯至5.3亿年前寒武纪大爆炸中期。
文昌鱼拥有几项脊椎动物的关键特征：
①它的身体前方有裂缝，相当于鱼类的鳃；
②它有一条顺沿背部的神经索，由一根名叫“脊索”的细长柱支撑。脊椎动物也有脊索，但只存在于胚胎期间。稍后脊索会退化，脊柱却愈长愈大。
=====寒武纪大爆炸=====
含氧量上升以后冰河时期席卷地球，躲在庇护所的生物各自孤立，演化可能因此加快脚步，创造出具备新适应力的新物种。触发寒武纪大爆炸的可能是基因（工具箱）及物理条件，但决定它发展到什么程度的，确实生态系统。出现在寒武纪早期的新型动物之一，是地球史上第一批学会吃藻类的生物。食藻动物的繁茂引出游泳速度极快的大型掠食者。吃草及狩猎所造成的新压力，更进一步引发物种的多样化。影响范围不仅是动物界，还包括藻类。藻突然演化出了刺及其他防御武器，令敌人难以下咽。
生物如果突然经历急速的演化转型，新物种就必须找寻其生态龛位(ecological niche,生物在其生态环境中所占的位置)。生命本身便能制造新生态龛位，但这种创造力终有尽时，物种迟早必须要为有限的生态龛位竞争。或许寒武纪大爆炸是因为其生态系统已客满而结束的，可能当时的动物已经占据了所有龛位，不允许新来者现身。
有时物种演化爆炸会戛然而止，因为所创造出来的复杂基因会自我阻断发展途径。许多时候建造某个部位的基因，会被借去建造好几个不同的部位。比如霍克斯基因群不仅负责建造脊椎动物的脑和脊椎，同时还负责建造鳍和脚。当一个基因必须兼顾多项不同的工作时，就很难再改变。因为即使某个突变可以改进它负责制造某个部位，却可能彻底破坏别的部位。
鱼演化出脚及脚趾的原始目的不明，但不是为了在陆地上行走。演化经常借用原本为某项功能而生的东西，去执行完全不同的功能。这个过程称为“预适应preadaptation”或延伸适应。第一个注意到这种趋势的是达尔文。他在1862年写道：“一般趋势似乎显示，原本为某单一目的而存在的部位，经缓慢变化及适应，可发挥数种迥然不同的功用。”
早期的鲸虽然不具有现代鲸的身体，却可以游泳，即使只是用狗刨。早期鲸的身体构造很适合水獭般的游泳方式——用后腿往后蹬，尾巴再上下摆动，增加推动力。鱼尾一般是左右摆动。
每一条鲸的鳍肢内，仍然藏着有五根指头和手腕的一只手
头一批哺乳动物至少在2.25亿年前演化成形，但接下来的1.5亿年，它们却一直停留在体积如松鼠、形态大同小异的状态。直到白垩纪结束，大部分现代哺乳动物才在化石中出现，鲸鱼才与其他有蹄哺乳类分支。哺乳类自己的演化大爆炸，其精彩程度介于寒武纪与维多利亚湖慈鲷鱼种爆炸之间。哺乳动物之所以能经历这场爆炸，是因为其他数百万种物种，包括海洋爬虫类和恐龙突然消失了。