一項關於鰓曳動物門或“陰莖”蠕蟲發育的研究，對一個被認為定義了動物生命樹最大分支超過 100 年的特徵提出了質疑。 這個分支——原口動物——歷史上是透過它們作為胚胎時發育出嘴和肛門的順序來定義的。 但基因表達資料表明，這個定義是不正確的，研究人員本週在《當代生物學》上報告。
進化生物學家將需要重新命名原口動物。 為此，“我們需要重新思考我們最早的祖先是如何發育的，”挪威卑爾根大學的進化發育生物學家，報告的主要作者安德烈亞斯·海諾爾說。
深層根源
胚胎髮育方式的微小差異已經定義了動物生命樹的分支，因為它們會導致成蟲的巨大變化。 例如，進化中的一個重要步驟發生在當一個胚胎細胞球形成兩個凹陷而不是一個時，從而產生了單獨的嘴和肛門，而不是像水母和海葵這樣的生物的單一開口。 1908 年，有嘴和肛門的動物被分為兩組。在原口動物（希臘語中“嘴先”的意思）中，嘴首先形成，然後是肛門。在另一種動物——後口動物（“嘴第二”）中，嘴在肛門之後形成。
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今天，原口動物包括鰓曳動物門和大多數其他無脊椎動物。後口動物包括人類等脊椎動物和一些無脊椎動物譜系。胚胎學家只檢查了每個群體中的一小部分動物，因為追蹤每個細胞如何分裂以及它產生什麼仍然在技術上具有挑戰性。 儘管如此，其他特徵（如 DNA 序列資料）支援了這種進化樹的一般形狀，並且原口動物和後口動物之間的劃分仍然存在。
搖動樹木
現在，透過使用分子技術分析基因表達，海諾爾和他的團隊揭示了一種原始的原口動物，即鰓曳動物門Priapus caudatus，其發育方式與後口動物相似。這些“活化石”看起來與它們的鰓曳動物門祖先幾乎相同，在寒武紀時期，當原口動物起源時，它們遍佈海底（見“原口動物異類”）。 它們的發育不遵循原口動物模式表明，早期的原口動物的發育方式也可能不同。嘴和肛門的起源順序現在還不確定。
“這是一個早期原口動物的典型代表，它的發育方式卻像後口動物，”夏威夷檀香山大學的發育生物學家馬克·馬丁代爾說。“我們使用原口動物這個名稱已經 100 年了，現在很明顯它沒有任何意義。”
鰓曳動物門並非僅僅被放置在進化樹的錯誤一側。其他相似之處，例如 DNA 序列，表明它們與原口動物親緣關係密切。 此外，這並非第一個關於特立獨行的原口動物的報告。 觀察無脊椎動物在顯微鏡下發育的胚胎學家此前已經注意到原口動物的嘴的發育方式存在差異。馬丁代爾說，海諾爾的研究證實了潛在的多樣性，並透過分子技術和評估一種原始的原口動物進一步支援了這一證據。
研究人員觀察了與嘴和肛門形成相關的基因在三天大的胚胎中開啟的位置。隨著第一個細胞向內凹陷，通常在動物後部表達的基因被啟用，表明該區域的細胞形成了肛門。“這是一個巨大的成就，因為多年來，人們一直想在鰓曳動物門中做這樣的工作，但這在技術上非常困難，”德國海德堡歐洲分子生物學實驗室的進化發育生物學家德特勒夫·阿倫特說。
阿倫特同意應該使用新名稱，但他說生物學家沒有準備好一個，因為他們對應該使用嘴和肛門的形成還是另一個關鍵創新來命名該群體存在分歧。
正如分子技術揭示了引發細胞生物學修訂的資料一樣，對基因進行測序和觀察其活性的技術現在正在挑戰長期存在的進化場景。“在 20 世紀初，胚胎學家畫出了他們所看到的。但他們的顯微鏡很糟糕，他們不瞭解基因，”馬丁代爾說。“現在我們終於能夠更仔細地觀察了，我們發現他們經常是錯誤的。但如果你想想他們擁有的工具，也許任何事情都是正確的更令人驚訝。”