@ 2025.03.30 , 08:05
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进化谜题:肛门最初的用途是用来释放精子?

基因研究惊人发现,动物肛门的起源或与早期用于释放精子的独立开口(生殖孔)融合有关,而非口部演化。

动物如何演化出肛门?这个困扰科学家已久的问题,如今或许有了答案。最新的基因研究线索指向一个令人惊讶的可能:我们身体的这个“出口”,其起源或许与一个最初仅用于释放精子的孔洞有关。

肛门无疑是演化史上的一大创举,极大地提升了生物体的效率,但它的诞生过程一直是个谜。一项基因分析研究提出了新颖的观点:它很可能源自一个最初用来释放精子的开口,这个开口后来与消化道末端“合并”了。这恰恰体现了演化过程中“旧物新用”的智慧。

来自挪威卑尔根大学的 Andreas Hejnol 形象地解释道:“演化的逻辑有时很简单,一旦身体上存在一个孔洞,它就有可能被赋予新的功能。”

普遍认为,在演化的早期阶段,动物是先拥有了口和消化道,肛门则是后来才出现的。Hejnol 提到,我们看看像水母这样结构相对简单的生物就知道了,它们至今仍保留着这种“有口无肛”的身体构造。这意味着,它们必须先通过口将上一餐的消化残余排出体外,然后才能再次进食。

关于肛门的起源,曾经有一种假说认为它是由早期动物的口部分裂演化而来。但早在 2008 年,Hejnol 的研究就对这一观点提出了挑战。他发现,调控口部发育的关键基因与调控消化道末端(后肠)发育的基因差异显著,这强烈暗示肛门的起源是独立的。而现在,他认为自己终于追踪到了这个独立的源头。

为了寻找答案,Hejnol 和他的团队将目光投向了一种奇特的生物——Xenoturbella bocki。这种生活在海底、外形像蠕虫的小家伙,拥有口和消化道,却没有肛门。科学家们推测,它或许代表了从类似水母的祖先向首次拥有肛门的动物演化过程中的一个过渡类群。

最近,研究团队在 X. bocki 身上有了一个突破性的发现:它拥有一个独立的、专门用于释放精子的开口,被称为雄性生殖孔(gonopore)。(有趣的是,雌性并没有对应的开口,卵子是通过口部释放的。)更关键的是,他们发现,在那些拥有肛门的动物体内调控后肠发育的若干关键基因,竟然也在 X. bocki 体内调控着这个雄性生殖孔的发育!这一发现有力地暗示了两者之间存在着深刻的演化关联。

Hejnol 推测,演化的过程很可能是这样的:这个用于排精的生殖孔早已存在,而消化道的末端恰好就在附近。随着时间的推移,两者逐渐靠近、连接,最终“合二为一”,形成了一个兼具排泄和(最初的)生殖功能的共同开口。

伦敦大学学院的 Max Telford 对此表示赞赏:“这些数据详实可靠,非常有说服力。”他还补充道:“我研究 Xenoturbella 很长时间了,我们竟然一直没有发现它有生殖孔,这真是个了不起的发现。”

探寻肛门的起源并非仅仅满足好奇心那么简单。科学家们认为,正是这种从口到肛门的“贯通式”消化系统(through gut)的出现,奠定了现今绝大多数动物的基本身体构造蓝图。正如 Telford 所强调的:“我们如今看到的大千动物世界,其繁盛的存在,很可能都与贯通式消化道的‘发明’息息相关。”

然而,Telford 对 X. bocki 是否能真正揭示肛门的最初起源持保留意见。他提出了另一种可能性:X. bocki所属的这个动物类群,或许曾经拥有一个与生殖孔相连的肛门,但在后来的演化中又丢失了肛门这一结构。也就是说,在 Telford 看来,X. bocki 这类生物并非处于肛门诞生之前的过渡阶段,反而是肛门出现之后才演化出来的分支。对于这两种不同的解读,Hejnol 坚持认为自己的解释更符合现有证据,但目前科学界尚未有定论,这场关于“起源”的争论仍在继续。

本文译自 New Scientist,由 BALI 编辑发布。

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