栉水母,或称栉足动物,看起来像微小的迪斯科球,利用特殊的纤毛在海洋中推进,用粘性的触手舔食小型猎物。“它们是来到地球的外星人,”佛罗里达大学圣奥古斯丁分校的神经科学家列昂尼德·莫罗兹说。
莫罗兹和他的团队今天在《自然》杂志网络版上报告的太平洋海醋栗(Pleurobrachia bachei)的基因组,进一步增加了栉水母的神秘感(L. L. Moroz 等人,《自然》杂志 http://dx.doi.org/10.1038/nature13400; 2014)。该序列遗漏了在所有其他动物中发现的整类基因,包括通常参与免疫、发育和神经功能的基因。因此,研究人员认为栉水母独立进化出了神经系统。
长期以来,栉水母一直困扰着分类学家。它们与水母的相似之处使它们在生命树上占据了一席之地,作为刺胞动物(包括水母的门类)的姐妹群。根据它们的神经系统——可以探测光线、感知猎物和移动肌肉组织——许多研究人员认为,它们是在海绵和扁平多细胞团块(称为扁盘动物,两者都没有神经系统)之后,从其他动物的共同祖先中分支出来的。现在,一些科学家掌握了数据显示栉水母缺乏许多常见基因的数据,他们认为这些是与第一批动物最接近的现存亲属。
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莫罗兹的团队认为,P. bachei 基因组,以及来自其他栉水母的基因表达数据,支持了这一理论。例如,在其他动物中调节基因表达的微小核糖核酸,在海醋栗基因组中完全缺失。
莫罗兹说,最大的惊喜是缺乏神经系统的许多标准组成部分。几乎所有已知的神经系统都使用相同的十种主要神经递质;太平洋海醋栗似乎只使用一两种。莫罗兹推测,该生物体可能使用研究人员尚未在该物种中发现的分子(例如专门的蛋白质激素)来完成其神经系统。
这种栉水母神经系统的独特性使得莫罗兹和他的团队认为,它一定是独立进化的,在栉水母谱系从其他动物分支出来大约 5 亿年后。“每个人都认为这种复杂性不可能发生两次,”莫罗兹说。“但是这种生物表明它发生了。”
德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的进化地球生物学家格特·沃海德对神经系统在不同动物分支中进化两次的理论很感兴趣,但他对栉水母是第一批动物最亲近的亲属的说法提出异议。
所有动物的共同祖先可能看起来与栉水母截然不同,而 P. bachei 神经系统可能是一种较新的适应,他说。“我认为关于栉水母的归属问题,还没有最终定论。”
> 收听列昂尼德·莫罗兹和安德烈亚斯·海诺尔讨论栉水母基因组