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“外星生物警探姐妹花之引渡”就在我们的星球上(4)

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

  莫罗兹的转录组和基因组DNA序列表明,栉水母亦缺少很多其他基因,而这些基因在其他动物中普遍存在,对于建立和运作神经系统至关重要。侧腕水母缺少很多被称作离子通道的常见蛋白质——这些蛋白质能生成沿着神经迅速传递的电信号。它缺少指导胚胎细胞经过复杂的转化形成成熟的神经细胞的基因。它还缺少另一些基因:那些基因能将神经元逐步连接、编排,从而成为成熟的、正常运转的电路。“这远不止寥寥几种基因的存在或缺失,”他说,“这的确是一部宏大的设计。”

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  这说明栉水母的神经系统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。这是趋同性的一起经典案例:无论栉水母所能获得的遗传起始材料是什么,这一族系都已运用这些材料而进化出了神经系统。从某种意义上说,这是一个异类的神经系统——它区别于动物王国中其他的神经系统,独立演化而来。

图源:punnett.blogspot

图源:punnett.blogspot

  但惊人的发现并不止这些。研究结果表明,栉水母与其他动物相比的独特之处远不仅在于它的神经系统。涉及它肌肉的发展与功能的基因也截然不同。栉水母亦缺乏数种大致决定身体纹路的基因,而人们一直以为所有动物都拥有这些基因。这些包括了被称为微小RNA(micro-RNA)的基因——它们帮助动物在器官中形成特殊分化的细胞类型——以及HOX基因——它们将身体划分为分开的部位,不论是蠕虫或龙虾分段的身体,还是人类分节的脊椎和指骨。这些基因类存在于简单的海绵和扁盘动物中,但并不在栉水母中。

  所有这些都指向一个令人震惊的结论:尽管它比海绵和扁盘动物更加复杂——它们缺乏神经细胞,肌肉以及几乎所有其他特殊分化的细胞类型——事实上栉水母才是动物进化之树上最早、最古老的分支。不知为何,在之后的五亿五千万年至七亿五千万年间,栉水母通过拼凑一组不同的基因集,设法进化出了与水母、海葵、海星及许多类型的蠕虫与贝类复杂度相似的神经系统和肌肉。

  2009年时,莫罗兹尝试发表他的结果。但论文被拒了。于是他继续进行更多的实验。

  莫罗兹在本世纪00年代末强化了他的结果,但与此同时,其他科研团队也开始把他已知的零散细节整理起来,他不禁开始担忧,在这么多年后,其他人也许反而在他自己有机会发表他的结论之前便发现和发表了它们。

  首先,2008年在《自然》(Nature)上发表的一篇研究质疑了动物之树的基本结构,削弱了长期以来关于海绵是第一支、最原始分支的假设。那篇文章比较了150种基因的DNA序列,以重建77种不同动物的进化关系——这其中便包含两种栉水母。这篇文章首次公开暗示了复杂的栉水母,而非简单的海绵,也许才是最早的分支。这篇文章的作者之一,史蒂文·哈多克(Steven Haddock),一位在蒙特里湾水族馆研究所工作的生物学家表示,仅仅是这一暗示(并非经过严谨证明的定论)便已在科学界引发了“一场风暴”。

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淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi),图源:维基

淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi),图源:维基

  于2013年12月,另一支队伍发表了栉水母的第一个基因组——源自一种叫做淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi)的种类,并非莫罗兹研究最多的那一种。那篇在《科学》(Science)上发表的论文,也得出了同样的结论:栉水母,而非海绵,才是最靠近所有动物起源的进化分支。

  (science.sciencemag.org/content/342/6164/1242592.full)

  尽管比海绵更加复杂,栉水母似乎才最靠近所有动物的起源。

  在之后的数月内,关于海绵是最早动物的这一根深蒂固的叙述继续以其他方式分崩离析。150年来,人们一直认为海绵或多或少只是单细胞生物的聚集版本——而这些单细胞生物则被认为是所有动物的祖先。2014年1月,在位于埃德蒙顿的阿尔伯塔大学进行研究的莎莉·莱斯(Sally Leys),世界领先的海绵生物学家之一,质疑了这一关于海绵的描述。细节研究表明,海绵和被称为领鞭虫(choanoflagellate)的一种原生生物的细胞使用了不同的基因和蛋白质集以构建看似相似的结构。因此,海绵不可能由任何类似领鞭虫的生物演化而来。它们在显微镜下的相似性不过是趋同进化的又一欺骗性例证:两种毫不相关的生物为执行类似的功能演化出了类似的结构,但运用的却是不同的基因作为起始材料。

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  这些研究摧毁了海绵是动物之树最早分支的旁证。这一看似强有力的论点,只不过是又一例被误解的身份。尽管它远比海绵更加复杂,尽管它拥有神经系统,肌肉和其他器官,现在看来栉水母似乎才最早的分支,最靠近所有动物的起源。

  但这些研究都不曾细致观察神经细胞。因而学术界依然不知莫罗兹探索的核心:区别于其他动物而独立创造出的神经系统。

(责任编辑:舟山民生在线)

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