海星:一种非常怪异的生物
【川透社编译报道】我们都知道,海星是非常奇怪的。这一海洋动物似乎有自己的规则。它们没有大脑,没有血液,从外部消化食物,并再生身体部位,有时还会再生成另一种全新的海星。但这些都不是他们最可怕的地方。根据…
乍一看,海星似乎只有四肢。那么,它的头部去哪儿了呢?教科书上对棘皮动物1(海星和它们的亲戚)的描述,倾向于认为它们身体的这一部分只是进化而来的。在《自然》杂志上的一项最新研究表明,海星和其他棘皮动物的整个身体都是它们的头部。
绝大多数动物都是两侧对称的,意味着可以用一条线将它们的身体分成两个完全相同的半边。海星则是辐射对称的,身体的五个相同的部分从一个中心点向外辐射。这种结构特点是由基因上的分子标记决定的。对于像海星这样奇怪的进化生物来说,科学家们很难弄清哪些身体部位与具有更多前部标记的基因(或 “头部 “基因)相对应,而哪些身体部位与具有更多后标记(如躯干或尾巴)的基因相对应。
为了找到 “头部 “基因,研究人员将海星(品种名为Patiria miniata 蝙蝠海星)的基因与一种类似海洋生物的分子柱头虫2(acorn worm)进行了比较。研究小组利用多种分子和基因组技术,了解海星发育过程中不同基因的表达位置,绘制了一张三维基因图谱。
研究人员发现,两侧对称动物的与头部有关的基因,都在海星身上得到了表达;但两侧动物的与躯干有关的基因,只有一个出现在了海星身上,这个基因位于海星“手臂”的非常边缘的位置,表明沿着海星的周长,有一个类似尾巴的区域存在。这项研究的合著者、斯坦福大学进化生物学家克里斯-洛威(Chris Lowe)说,“这就像海星完全没有了躯干,只有一个头在海底爬行。这与科学家对这些动物的假设完全不同。”
“这是一项优雅而引人注目的研究,对海星和其他棘皮动物的进化历史具有重要意义。我觉得她非常有说服力。”伦敦自然历史博物馆首席研究员伊姆兰-拉赫曼(Imran Rahman)说。
这些发现探究了一个重大的进化问题:海星和其他棘皮动物一样曾经是两侧对称的,那么它们是如何形成自己独特的形状的呢?伦敦大学学院发育和进化生物学家保拉-奥利维里(Paola Oliveri)说,这仍然是一个 “大谜团”,尽管她没有参与这项研究,但提出了自己的见解。她说,除了棘皮动物之外,新发现可能有助于科学家了解新奇的形状和结构是如何在生命树的其他分支中进化的。
下一步,研究人员将研究早期海星的化石记录,并进一步查找论证它们何时失去了躯干。同时,还将研究其他棘皮动物是否也有类似头部的基因区域。【全文完】
来源:《科学美国人》1月刊 | 作者:Lori Youmshajekian
原文标题:Heads Up! Starfish are very weird creatures
- 棘皮动物门(Echinodermata)是一类后口动物(deuterostomes),在无脊椎动物中进化地位很高。大多底栖,少数海参行浮游生活;自由生活的种类能够缓慢移动。从浅海到数千米的深海都有广泛分布。现存种类6000多种,但化石种类多达20000多种,从早寒武纪出现到整个古生代都很繁盛,其中有5个纲已完全灭绝。沿海常见的海星、海胆、海参、海蛇尾等都属于棘皮动物,它们在形态结构与发生上都有一些独特之处,与原口动物有很大不同。外观差别很大,有星状、球状、圆筒状和花状。成体五放辐射对称(次生辐射对称),由管足排列表现出来。 ↩︎
- acorn worm 柱头虫 又作enteropneust。又称肠鳃虫。半索动物门肠鳃纲无脊椎动物。体柔软,蠕虫状,前端有吻和领,用于钻泥沙,形似橡子,故得其英文名。各种柱头虫的长度各异,有的囊舌(Saccoglossus)种类的体长仅5厘米,而巨柱头虫(Balanoglos-sus gigas)长度超过180厘米。 ↩︎
涨知识了
神奇的小动物。