蜘蛛究竟是從什麼時候開始吐絲的？牠們精巧的紡絲能力又是從何而來？ 這個問題，長久以來被視為蛛形綱動物演化史上最耐人尋味的謎團之一。
要回答這個問題，我們必須將時間倒轉回約四億年前的泥盆紀。當時，蜘蛛尚未成為今日我們所熟知的「結網高手」，而只是眾多蛛形綱動物中的一員。牠們的外型，與現生的蠍子、鞭蠍、角怖蛛等近親並無太大差異，皆擁有較長的腹部末端構造，並以主動獵捕為主要生存策略。 然而，在泥盆紀至石炭紀之間的數千萬年間，蜘蛛的身體結構卻悄然發生了關鍵性的轉變。簡單來說，牠們的「尾部」大幅縮短，而在腹部後段，逐漸出現了一對全新的附肢──絲疣（spinnerets）。這些結構賦予蜘蛛分泌絲線、修築巢穴與進行空間移動的能力，也使蜘蛛在隨後的數億年間，從偏向正面衝突的「戰士型掠食者」，逐步轉變為擅長伏擊與陷阱的「埋伏型刺客」。
那麼，在這段關鍵時期內，蜘蛛體內究竟發生了什麼變化，使得原本光滑的腹部，竟能長出能夠吐絲的附肢呢？這個問題，也成為古生物學家與發育生物學家長期爭論的焦點。 其中一派觀點認為，絲疣可能源自螯肢動物祖先的書鰓（book gills）。這類構造原本具有氣體交換與分泌黏液的功能，能幫助早期登陸的蛛形綱動物在相對乾燥的環境中呼吸。支持此觀點的學者推測，某些與書鰓相關的基因變異，可能使這些結構逐步獲得分泌絲狀物質的能力，最終演化為絲疣。 另一派學者則不這麼認為。他們主張，絲疣在本質上仍然屬於附肢，其起源與蜘蛛的步足發育機制更為接近。在這個假說中，絲疣被視為一種「被重新部署到腹部的肢體」，可能源於附肢發育基因的重複與調控變化，並在後續演化中，逐步獲得分泌蜘蛛絲的能力。 然而，由於缺乏能直接顯示絲疣起源的過渡型化石，這兩種假說長期以來始終各有支持者，卻難以分出高下。
這場延續數十年的爭論，在 2026 年終於出現了關鍵轉折。一篇發表於《Science Advances》 的研究，首次結合了基因體學、基因功能實驗，以及細胞層級的發育分析，為絲疣的起源提供了前所未有的直接證據。 為了解答這個問題，研究團隊將目光投向蜘蛛與其近親──蠍子、鞭蠍等蛛形綱動物的染色體基因。結果顯示，這些動物的共同祖先，曾在距今約四億三千萬年前的志留紀，經歷過一次罕見的事件──全基因體重複（whole-genome duplication, WGD）。 讀者可以將這想像成一張規劃身體發育的藍圖，在演化過程中，突然獲得了一份完整的備份。這份意外的「備用藍圖」，為蛛形綱動物在後續演化中提供了極大的彈性，使牠們能在不動用原有身體結構的情況下，嘗試新的發育可能。 值得注意的是，在這份備用藍圖中，研究者發現了兩個名為 abd-A-1 與 abd-A-2 的基因。這些基因屬於一類負責指定身體前後位置的關鍵發育基因，並與附肢的形成密切相關。為了驗證這對基因是否參與絲疣的發育，研究團隊設計了一項大膽的實驗：他們利用 CRISPR 基因編輯技術，分別敲除蜘蛛體內的 abd-A-1 或 abd-A-2。結果發現，當僅敲除其中一個基因時，蜘蛛的絲疣仍能正常形成；然而，當兩個基因同時被敲除時，絲疣卻完全消失了。 為了進一步確認 abd-A 基因確實與絲疣的形成有關，研究團隊也透過 RNA 干擾（RNA interference, RNAi） 的方式，降低這些基因的表現量，結果同樣導致絲疣發育受阻。
當然。研究團隊並未止步於此。進一步利用單細胞轉錄體分析技術，逐一檢視蜘蛛胚胎中不同細胞在發育過程中所啟動的基因。透過這種方式，科學家得以在細胞層級上，重建絲疣形成的發育路徑。 分析結果顯示，絲疣在發育過程中所啟動的基因組合，與蜘蛛步足的發育模式高度相似，而與書鰓或其他呼吸構造所使用的基因網路則明顯不同。其中，一個原本負責控制步足中段形成的基因──dac-1，在絲疣細胞中被大量啟動，成為驅動這些腹部附肢成形的關鍵因子。
圖(四)、（D ）溫室希蛛( P. tepidariorum)紡絲器形成過程中Hox基因及其相關基因的表達與調控。 （E ）推斷的abd-A基因對和dac-1相互作用示意圖，顯示abd-A基因拷貝在古代全基因組複製後，在紡絲器形成中具有新的冗餘功能。腿部模式基因dac-1被納入abd-A基因網路。 （F）蜘蛛及其近緣物種的演化歷史和紡絲器表型（橘色）。圖片來源：Fengyuan Li, Wei Zhang, Shuqiang Li，採用 CC BY 4.0 授權。
這項發現提供了強而有力的證據，支持絲疣源自附肢、而非書鰓的假說。更重要的是，它揭示了絲疣並非演化憑空創造的全新構造，而是一次極為巧妙的「舊工具再利用」：蜘蛛利用全基因體重複所留下的遺傳彈性，將一套原本用於形成步足的發育程式，重新部署到腹部，最終演化出能夠分泌蜘蛛絲的器官。 從這個角度來看，蜘蛛開始吐絲的關鍵，並不在於某一次突然出現的突變，而是一連串深植於演化史中的事件。一次發生於志留紀的基因體重複，為泥盆紀至石炭紀間的形態創新鋪平了道路，也最終造就了蜘蛛在地球生態系中無可取代的地位。
今日，我們所見的每一張蜘蛛網，其實都是這段橫跨數億年的演化歷史，所留下的精緻痕跡。
作者: Rodrigo
參考文獻:
Li, F., Yang, H., Zhang, Y., Wang, S., Gu, Q., Wu, M., Jin, P., Huang, X., Zhong, Y., Huang, X., Lin, Y., Guo, X., Li, Y., Zhang, W., & Li, S. (2026). An ancient genome duplication event drives the development and evolution of spinnerets in spiders. Science Advances, 12(3), eadw2173. https://doi.org/10.1126/sciadv.adw2173
