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“外星生物警探姐妹花之引渡”就在我们的星球上(3)

时间:2017-08-14 10:32 来源:http://www.bmeetg.com/ 作者:舟山新闻网 阅读:

  在栉水母和水母之下,进化树拥有两支显然更加原始的动物分支:扁盘动物门(placozoan)及海绵(sea sponge);它们没有任何种类的神经细胞。海绵看起来则尤为徘徊在“动物”这一定义的边缘:直到1866年,英国生物学家亨利·詹姆斯·克拉克 (Henry James Clark)才证明了海绵的确是一种动物。

  由此,我们将海绵奉为我们与古老的、先于动物的单细胞原生生物(protist,类似于现代的变形虫和草履虫)尚存最密切的连结。研究者们推断,古老的原生生物聚集成高耸的族群,由而进化成了海绵;其中的每个细胞并未通过游动,而是运用自己的鞭毛(flagella)——一种像纤毛一般的线状结构进食。

  这一描述支持了在动物树每支连续的分支中,神经系统逐级发展,愈加复杂的传统观点。所有动物都起源于一次进化性创造:神经细胞的诞生。而再之后的进化中,仅有一次,那些神经元跨过了第二道重要的门槛——聚集为一个集中的大脑。这一观点为另一条证据链所强化:个体神经元在昆虫与人类间以惊人相似的方式排列,形成控制情景记忆,空间导航和整体行为的神经回路。事实上,科学家们认为,最初的大脑必定很早就已出现,在昆虫与脊椎动物的祖先们进化为不同类别之前。倘若这是正确的,那么在大脑出现之后过去的五亿五千万到六亿五千万年便遵循着同一条故事线,不过是多种动物谱系基于同一基本的大脑蓝图进行了或简单、或复杂的发展。

  这一关于大脑演化的图景很合理,但1995于弗莱迪港观景时,莫罗兹开始怀疑这一观点有着深层的错误。为了证实他的直觉,他采集了数种栉水母。他将它们的神经组织切成细条,并滴入了能表明多巴胺,血清素或一氧化氮存在的化学染色剂——这三种神经递质在动物王国里普遍存在。他一次又一次地在显微镜下观察,但仍未找到任何黄色、红色或绿色的染色。

  当你重复实验时,莫罗兹说:“你开始意识到它真的是一种不同的动物。”他推测栉水母不仅仅是与它假想的姐妹种群水母不同。它与地球上的其他任何神经系统都大相径庭。

(A-D)栉水母的神经元突触示意图,(E)栉水母皮下神经概略图。图源:biologists

(A-D)栉水母的神经元突触示意图,(E)栉水母皮下神经概略图。图源:biologists

  栉水母似乎是遵循了一种截然不同的演化路径,但莫罗兹并不确定。如果他此刻只观察了寥寥几个重要分子便发表结果的话,人们会完全忽视它们。“异乎寻常的定论要求异常强大的证据支持。”莫罗兹说。他从而选择了一条漫长、缓慢的道路,一条甚至比他当初所怀疑的还要漫长的路。

  他申请资金以用其他的技术研究栉水母——例如,观察它们的基因——但在数次被拒之后放弃了。那时他仍很年轻,离开苏联仅有短短数年,也才刚开始在能引发更广兴趣的英语期刊上发表成果。于是莫罗兹暂且搁置了栉水母并回到了他的主要工作,研究蛇、蛤、章鱼及其他软体动物的神经信号。12年后,仅因巧合,他才再次回到这一令他激情澎湃的课题。

  2007年,他因一次科学会议在弗莱迪港短暂停留。一天晚上,他漫步来到1995年他在此度过了许多时光的码头。在那里,他偶然瞥见了栉水母在一盏灯笼的光亮下漂流时虹彩一般的闪光。那时科学工具已经非常先进,提取全基因组序列不再需要几年的时间,可能数日就可完成。莫罗兹也已在学术界站稳脚步,在弗罗里达大学有着自己的实验室。他终于有资本能够只为好奇心探究了。

太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei),图源:维基

太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei),图源:维基

  他取了一张网,从水中捕了大约十几只栉水母——一种叫做太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei)的种类。他将它们冷冻,运回了他在弗罗里达的实验室。在三周内,他得到了栉水母的部分“转录组”(transcriptome)基因——这些约五六千种的基因序列在动物的神经细胞内非常活跃。实验结果十分惊人。

  起初,它们证实了侧腕水母缺少能够生成在其他动物中非常常见的一系列神经递质所必须的基因和酶。这些缺失的神经递质不仅包括莫罗兹在1995年就已注意到的那些——血清素,多巴胺和一氧化氮——也包括乙酰胆碱(acetylcholine),章鱼胺(octopamine),去甲肾上腺素(noradrenaline)等。栉水母也缺乏生成对应受体的基因——受体使得神经元能够捕捉这些神经递质并作出反应。

  (rstb.royalsocietypublishing.org/content/371/1685/20150041)

  这证实了莫罗兹等待数年尝试检验的假设:当他早在1995年尝试在栉水母的神经中寻找常见的神经递质而不得时,并非是他的测试出错了,而是因为栉水母并未以任何方式使用这些递质。莫罗兹表示,这“令我很惊讶”。

  “我们都使用神经递质。”他说,“水母、蠕虫、软体动物、人类和海胆,我们都有着一组非常一致的信号分子。”但不知为何,栉水母进化出了另一种神经系统:这一系统运用一组不同的,尚且未知的分子来完成这些角色(神经信号传导)。

 春夏之交,在中国和亚洲其他地区的浅海地区,经常可以看到这种形似外星生物的海醋栗(sea gooseberry,球栉水母)大量爆发。图源:The Japan Times

 春夏之交,在中国和亚洲其他地区的浅海地区,经常可以看到这种形似外星生物的海醋栗(sea gooseberry,球栉水母)大量爆发。图源:The Japan Times

  栉水母由最基础的原材料演化而来,运用了一组异于地球上所知的其他所有动物的分子和基因。

(责任编辑:舟山民生在线)

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