@ 2014.05.25 , 18:35

拥有独特神经系统的栉水母,是地球上出现的第一种生物?

[-]

地球上第一个动物是什么样的?环顾当今世界,你可能会猜测是一种类似于哺乳动物或者昆虫的东西:这种东西有着左右对称并且集中的神经系统。但将目光放远一些,你会认为是水母这种有着径向对称和分散的神经系统的动物。再进一步研究,你会发现丝盘虫这种奇怪的动物,它不具备任何可见的神经或者肌肉细胞来光感和调节它们的动作。还有海绵这种明显没有任何神经或者肌肉等结构的动物,但在这些动物的神经系统中有许多用来表达主要结构的基因。

并不是只有你一个人认为以上事实表明早期动物早就开始了简单的进化,并且逐渐有了新的特征,像是海绵一类的东西在被加入动物家族树之前就已经有了不少分支。多年来,许多研究人员也持有同样的观点。但最近的基因组序列表明动物家族最古老的一支,像是有肌肉、神经和触角的栉水母,是比海绵还要古老的存在。现在,随着一篇关于栉水母论文的发表,研究者们开始争论最早的动物是不是栉水母。

这场争论随着第一个栉水母基因的公布而开始,而第一个栉水母基因帮助了他们建立最早的分支。栉水母论文的作者说这表明最早的动物是有肌肉和神经的,同时意味着海绵失去了这两种结构。这种观点认为,海绵的基因与表达神经的基因是相似的,但却并不提示神经系统的表达;相反,这些只是不会被制造的结构的残余。

这篇新论文描述了另外一个不同的栉水母基因(栉水母一共有150种,统称它们为栉水母门动物),这种栉水母被命名为海醋栗(英文名Pleurobrachia bachei)。其作者认为海绵并没有失去它们的神经系统,相反,它们的神经进化了两次。

这是一个相当激进的主张。进化中不常有真正新颖的特点出现;更常见的是现有特征以新颖的方式改变用途。因此如果人们看见一大群物种拥有特定的神经细胞,人们倾向于假设这群物种由共同的祖先进化而来。这种假设在神经细胞这方面显得尤为真实,每个拥有神经细胞的物种,其神经细胞的结构、功能与用途都比较相似。

但在这种情况下,基因组进行研究时发现,尽管神经细胞的外表相似,但栉水母神经细胞的活动与其他物种的神经细胞是不一样的。根据基因的呈现,“栉水母并不使用血清素、乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、章鱼胺、组胺或者甘氨酸。”——几乎是所有其他动物体内的神经细胞用来交流的分子。他们发现唯一已知的神经递质是谷氨酸(为此他们对其他十种物种做了一个快速扫描以确保他们没有错过任何基因)。因此神经系统有不同的行为是必然的。

基因组包含了一系列其他昭示栉水母是例外的证据。大部分能够识别如细菌和病毒这种病原体的先天免疫系统,并不存在于栉水母中。同样不见的,还有用来控制其他基因表达的微小RNA。而由RNA表达而来的调节因子,如刺猬和JAK/STAT蛋白,也都不存在。因此参与肌肉表达的关键基因也表明,上述证据可能说明这些是由栉水母分别进化而来。

这一切都留给我们真正的科学争论。在现有知识的水平上,人们可能接触到关于物种起源的不同观点。但至今并没有足够的证据来让人们形成共识。

幸运的是,现在有不同的方法可以得到已有的资料。有迹象表明栉水母能够回溯到埃迪卡拉动物群,那会儿栉水母是一群在寒武纪生物进化大爆炸时期出现的叶状体覆盖生物。从这个关系来研究的话能够更清晰一些。研究现存栉水母的神经以精确地确定它们与其他动物神经的不同是很有潜力的;这同样适用于研究它们的肌肉。

得到的信息越多,我们可能会清晰地知道地球上第一个动物是什么样的。但到目前为止,我们已经掌握了一个秘密。

本文译自 arstechnica,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.8
赞一个 (9)

24H最赞