基因组揭示栉水母的古老起源

新的测序数据挑战了之前关于海绵是进化史上最古老动物的观点

加入我们的科学爱好者社区!

动物是逐渐进化的,从不起眼的海绵到如今栖息在地球上的各种长着触角、翅膀和大脑的生物。这个想法直观易懂,以至于生物学家现在被基因组测序数据所震惊,这些数据表明,在海绵之前,存在着被称为栉水母的复杂海洋掠食者。

尽管它们像水母一样呈凝胶状,但栉水母形成了自己的门类,称为栉水母门。生命之树通常将栉水母的谱系定位在包含水母和海葵的群体与包含头部和尾部的动物(包括蛞蝓、苍蝇和人类)的群体之间。栉水母通过虹彩纤毛在海中划水,并用粘性触手捕捉猎物。它们比海绵复杂得多——它们具有神经、肌肉、组织层和光传感器,而海绵缺乏所有这些。

“想象一下栉水母在海绵之前进化,这简直太疯狂了,”西雅图华盛顿大学的发育生物学家、栉水母Pleurobrachia bachei基因组测序团队的主要成员Billie Swalla说。但该团队在1月3日至7日在加利福尼亚州旧金山举行的综合与比较生物学学会年会上提出的结果表明了这一点。


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


尽管栉水母很复杂,但斯瓦拉的同事,盖恩斯维尔佛罗里达大学的神经生物学家列昂尼德·莫罗兹宣布,Pleurobrachia基因组中的DNA序列将它们置于动物生命树的底部。另一个团队展示了栉水母Mnemiopsis leidyi的基因组测序结果,发现该门在树上的位置要么低于海绵,要么与海绵一样接近底部。

斯瓦拉说:“我们一直认为,捕食者-猎物互动和感官适应是在海绵起源之后很久才进化的。” “现在我们需要想象早期生命是海绵、栉水母以及两者之间的一切。”斯瓦拉说,由于自从大约5.42亿年前动物出现以来,数百万物种已经灭绝,因此所有动物的祖先可能与现代栉水母和海绵有所不同。

栉水母中的基因家族、细胞信号网络和基因表达模式也支持其古老的起源。例如,莫罗兹和他的团队发现,栉水母使用独特的基因集来生长它们的神经。“这些是外星人,”莫罗兹开玩笑说。他认为栉水母可能是埃迪卡拉生物的后裔,埃迪卡拉生物是出现在动物之前化石记录中的神秘生物。事实上,在2011年,古生物学家声称,其中一个5.8亿年前的化石类似于栉水母。

位于马里兰州贝塞斯达的美国国家人类基因组研究所的比较生物学家,Mnemiopsis基因组项目负责人安迪·巴克塞瓦尼斯说,栉水母是唯一缺少某些对产生microRNA至关重要的基因的动物——microRNA是帮助调节基因表达的短RNA链。此外,他指出,海绵和栉水母都缺乏所有其他动物都拥有的其他基因家族。

如果栉水母在海绵之前进化,那么海绵可能失去了一些祖先的复杂性。或者,阿尔伯塔大学的生物学家莎莉·莱斯说,海绵可能具有科学家尚未认识到的复杂性。“许多海绵比岩石上的肿块更精致,”她说。

怀疑论者想知道栉水母的高基因突变率是否可能导致其谱系看起来比实际更接近树的底部。“在我所做的分析中,栉水母是最成问题的分类单元。它们会根据你使用的基因和包含的动物而跳来跳去,”德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的分子古生物学家格特·沃海德说。在会议上,沃海德展示了一个通过比较核糖体蛋白序列创建的生命之树。在其中,海绵仍然扎根于它们最底端的位置。

本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2013年1月8日首次发表

© . All rights reserved.