櫛水母基因組變得更加神秘

櫛水母基因組草圖的釋出揭示了一種與眾不同的神經系統

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櫛水母,或稱櫛足動物,看起來像微小的迪斯科球,利用特殊的纖毛在海洋中推進,用粘性的觸手舔食小型獵物。“它們是來到地球的外星人,”佛羅里達大學聖奧古斯丁分校的神經科學家列昂尼德·莫羅茲說。

莫羅茲和他的團隊今天在《自然》雜誌網路版上報告的太平洋海醋栗(Pleurobrachia bachei)的基因組,進一步增加了櫛水母的神秘感(L. L. Moroz 等人,《自然》雜誌 http://dx.doi.org/10.1038/nature13400; 2014)。該序列遺漏了在所有其他動物中發現的整類基因,包括通常參與免疫、發育和神經功能的基因。因此,研究人員認為櫛水母獨立進化出了神經系統。

長期以來,櫛水母一直困擾著分類學家。它們與水母的相似之處使它們在生命樹上佔據了一席之地,作為刺胞動物(包括水母的門類)的姐妹群。根據它們的神經系統——可以探測光線、感知獵物和移動肌肉組織——許多研究人員認為,它們是在海綿和扁平多細胞團塊(稱為扁盤動物,兩者都沒有神經系統)之後,從其他動物的共同祖先中分支出來的。現在,一些科學家掌握了資料顯示櫛水母缺乏許多常見基因的資料,他們認為這些是與第一批動物最接近的現存親屬。


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莫羅茲的團隊認為,P. bachei 基因組,以及來自其他櫛水母的基因表達資料,支援了這一理論。例如,在其他動物中調節基因表達的微小核糖核酸,在海醋栗基因組中完全缺失。

莫羅茲說,最大的驚喜是缺乏神經系統的許多標準組成部分。幾乎所有已知的神經系統都使用相同的十種主要神經遞質;太平洋海醋栗似乎只使用一兩種。莫羅茲推測,該生物體可能使用研究人員尚未在該物種中發現的分子(例如專門的蛋白質激素)來完成其神經系統。

這種櫛水母神經系統的獨特性使得莫羅茲和他的團隊認為,它一定是獨立進化的,在櫛水母譜系從其他動物分支出來大約 5 億年後。“每個人都認為這種複雜性不可能發生兩次,”莫羅茲說。“但是這種生物表明它發生了。”

德國慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學的進化地球生物學家格特·沃海德對神經系統在不同動物分支中進化兩次的理論很感興趣,但他對櫛水母是第一批動物最親近的親屬的說法提出異議。

所有動物的共同祖先可能看起來與櫛水母截然不同,而 P. bachei 神經系統可能是一種較新的適應,他說。“我認為關於櫛水母的歸屬問題,還沒有最終定論。”

> 收聽列昂尼德·莫羅茲和安德烈亞斯·海諾爾討論櫛水母基因組

本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於首次發表於 2014 年 5 月 21 日。

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