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https://blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/wp-admin/post.php?unfoldmenu=1平滑的操縱者：柔軟的扁盤動物Trichoplax adhaerans。知識共享 奧利弗·沃伊特。點選圖片檢視許可證和連結。
作者注：這篇文章正在參加國家進化綜合中心 ScienceOnline 2012 旅行獎競賽。請享用！
在平靜、隱蔽的沿海水域中，隱藏著一種非凡的小動物：一種被稱為扁盤動物的微小透明細胞片。雖然僅由幾千個細胞組成，厚度不超過 25 微米（細菌的厚度約為 1 微米），但它是一種動物——我們所知的最簡單的動物。
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這是一個活動中的例子
科學家最近發現，隱藏在它內部的可能就是寒武紀大爆發的線索。
您會想起，寒武紀大爆發是大約 5.5 億年前，在地球上微生物不受干擾地狂歡了幾十億年後，主要的現代複雜動物群突然出現。然後，突然之間，大型生物闖入了派對。發生了什麼事？
扁盤動物可能類似於最早的動物，它們四處遊蕩，以藻類和其他碎屑為食。上下表面都帶有鞭毛，這種生物用鞭毛遊動。整個有機體可以將自身粘附在攝食表面上，並向上拱起形成一個臨時的胃，在其中分泌消化酶。然後，它透過稱為胞飲作用的細胞飲用方式吞下由此產生的粘稠物。
這是一張圖表（法語）*
這是扁盤動物的攝食行為。無論哪位天才想到用這種音樂搭配這段影片，我都向您致敬。
The Atavism 幾個月前發表了一篇關於扁盤動物的精彩文章，如果您想了解更多關於它們基本生物學的資訊，非常值得一讀。
雖然這些小生物看起來與人類截然不同，但事實上，我們確實有很多相似之處。其 11,500 多個蛋白質編碼基因中，近 87% 與其他動物的基因具有可識別的相似性。有趣的是，科學家們剛剛發現，扁盤動物還含有一些與我們和所有其他動物共有的東西，但與其他任何生命形式都不同：特殊的氧氣感測器。
在寒武紀大爆發期間，氧氣濃度正在上升。在地球歷史的大部分時間裡，大氣氧氣濃度可能從未超過 3%。早期的單細胞生物只是透過擴散吸收氧氣。這使得厚度超過一到兩層的細胞層生物難以呼吸，因為沒有足夠多的氧氣可以擴散到內部細胞。
但在大氣氧氣濃度正忙於從 3% 上升到接近現代水平約 21% 的世界中，氧氣可以擴散得更遠。這本身可能有助於推動多細胞生命的出現。但這種解決方案只能到此為止。
對於任何這樣的多細胞生物來說，一個相關的問題是如何知道內部細胞是缺氧還是有氧氣過載的危險。無人看管的氧氣有點像一個醉酒的壞傢伙：它搖搖晃晃，破壞東西。細胞中過多的氧氣會導致有毒的活性氧化學物質積聚。另一方面，缺氧，或氧氣飢餓，也是一種糟糕的情況。如果沒有氧氣感應系統，細胞就無法採取行動來防止窒息或中毒。
但這正是英國和德國的科學家在扁盤動物中發現的。在迄今為止研究的動物中，科學家們發現了三種關鍵的氧氣感應蛋白：一種稱為脯氨醯羥化酶結構域酶 (PHD) 的氧氣感應蛋白，一種稱為缺氧誘導轉錄因子 (HIF) 的缺氧反應蛋白（可以由 PHD 開啟或關閉），以及一種稱為 von Hippel Lindau 蛋白 (VHP -- 喜歡這個名字) 的垃圾標記蛋白。
當 PHD 感應到氧氣時，它會透過在蛋白質末端附近的某些脯氨酸氨基酸上新增 -OH（羥基）單元來關閉 HIF，然後 VHP 將其標記為丟棄（透過泛素化）。當 PHD 沒有感應到氧氣時，它不會標記 HIF，而 HIF——一種轉錄因子——被運回細胞核，在那裡它促進一種基因的產生，該基因關閉檸檬酸迴圈（細胞利用氧氣從葡萄糖中提取大量能量的系統）以及一系列其他與氧氣相關的基因。結果，葡萄糖從檸檬酸迴圈轉移到能量效率較低但無疑優於飢餓的發酵過程中。
Loenarz 等人在去年一月份發表在EMBO Reports上的研究發現，該系統的基本組成部分——以更精細的形式存在於人類和所有其他經過測試的動物中——甚至存在於扁盤動物中，並且仍然像在人類中一樣發揮作用。
在共聚焦顯微鏡下觀察的染色熒光粘附扁盤動物。染色是為了 Hox-Para-Hox 基因 Trox-2。圖片由 Karolin von der Chevallerie（漢諾威大學 Schierwater 實驗室）提供。
事實上，當他們將扁盤動物版本的氧氣感測器 PHD 插入人體細胞時，它在關閉缺氧反應蛋白 HIF 方面與人體形式的效果一樣好。 想想看：這些蛋白質的功能是如此保守（讀作：重要），以至於它們在進化中分離了至少 5.5 億年的物種中仍然有效。哇。
這可能意味著什麼？HIF 系統沒有在單細胞原生生物或領鞭毛蟲Monosiga brevicollis中發現，正如我在上一篇關於海綿的帖子中提到的，海綿可能是動物最親近的親戚。這意味著早期，動物們想出了一種方法來維持其不斷擴大的身體內的氧氣穩態。這樣的系統使它們能夠感知內部細胞是否需要氧氣，然後採取適當的措施。
這是一個如此成功的系統，我們現在仍然在使用它，並且與我們的動物親戚——甚至與會蠕動的微生物片狀動物——具有如此相似的基因，我們基本上仍然可以相互交易。如果您知道霸王龍的氧氣感應系統，您可能會將其換入並相處得很好（並給地球上所有五歲的孩子留下深刻印象）。因此，最早的動物，無論它們看起來像什麼，都可能在富氧的寒武紀繁盛時期拼湊出了這個系統，並在這一過程中，幫助自己推動了五億五千萬年的進化成功。
Loenarz C, Coleman ML, Boleininger A, Schierwater B, Holland PW, Ratcliffe PJ, & Schofield CJ (2011)。The hypoxia-inducible transcription factor pathway regulates oxygen sensing in the simplest animal, Trichoplax adhaerens. EMBO reports, 12 (1), 63-70 PMID: 21109780
Rytkönen KT, & Storz JF (2011)。Evolutionary origins of oxygen sensing in animals. EMBO reports, 12 (1), 3-4 PMID: 21109778
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*我特此提議將紐約市一家合適的法國餐廳更名為“Chez Trichoplax”。但是，為了用餐，您必須懸停在食物上方並透過吸收來消化它。我會去那裡吃飯的。