一项关于鳃曳动物门或“阴茎”蠕虫发育的研究，对一个被认为定义了动物生命树最大分支超过 100 年的特征提出了质疑。 这个分支——原口动物——历史上是通过它们作为胚胎时发育出嘴和肛门的顺序来定义的。 但基因表达数据表明，这个定义是不正确的，研究人员本周在《当代生物学》上报告。
进化生物学家将需要重新命名原口动物。 为此，“我们需要重新思考我们最早的祖先是如何发育的，”挪威卑尔根大学的进化发育生物学家，报告的主要作者安德烈亚斯·海诺尔说。
深层根源
胚胎发育方式的微小差异已经定义了动物生命树的分支，因为它们会导致成虫的巨大变化。 例如，进化中的一个重要步骤发生在当一个胚胎细胞球形成两个凹陷而不是一个时，从而产生了单独的嘴和肛门，而不是像水母和海葵这样的生物的单一开口。 1908 年，有嘴和肛门的动物被分为两组。在原口动物（希腊语中“嘴先”的意思）中，嘴首先形成，然后是肛门。在另一种动物——后口动物（“嘴第二”）中，嘴在肛门之后形成。
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今天，原口动物包括鳃曳动物门和大多数其他无脊椎动物。后口动物包括人类等脊椎动物和一些无脊椎动物谱系。胚胎学家只检查了每个群体中的一小部分动物，因为追踪每个细胞如何分裂以及它产生什么仍然在技术上具有挑战性。 尽管如此，其他特征（如 DNA 序列数据）支持了这种进化树的一般形状，并且原口动物和后口动物之间的划分仍然存在。
摇动树木
现在，通过使用分子技术分析基因表达，海诺尔和他的团队揭示了一种原始的原口动物，即鳃曳动物门Priapus caudatus，其发育方式与后口动物相似。这些“活化石”看起来与它们的鳃曳动物门祖先几乎相同，在寒武纪时期，当原口动物起源时，它们遍布海底（见“原口动物异类”）。 它们的发育不遵循原口动物模式表明，早期的原口动物的发育方式也可能不同。嘴和肛门的起源顺序现在还不确定。
“这是一个早期原口动物的典型代表，它的发育方式却像后口动物，”夏威夷檀香山大学的发育生物学家马克·马丁代尔说。“我们使用原口动物这个名称已经 100 年了，现在很明显它没有任何意义。”
鳃曳动物门并非仅仅被放置在进化树的错误一侧。其他相似之处，例如 DNA 序列，表明它们与原口动物亲缘关系密切。 此外，这并非第一个关于特立独行的原口动物的报告。 观察无脊椎动物在显微镜下发育的胚胎学家此前已经注意到原口动物的嘴的发育方式存在差异。马丁代尔说，海诺尔的研究证实了潜在的多样性，并通过分子技术和评估一种原始的原口动物进一步支持了这一证据。
研究人员观察了与嘴和肛门形成相关的基因在三天大的胚胎中开启的位置。随着第一个细胞向内凹陷，通常在动物后部表达的基因被激活，表明该区域的细胞形成了肛门。“这是一个巨大的成就，因为多年来，人们一直想在鳃曳动物门中做这样的工作，但这在技术上非常困难，”德国海德堡欧洲分子生物学实验室的进化发育生物学家德特勒夫·阿伦特说。
阿伦特同意应该使用新名称，但他说生物学家没有准备好一个，因为他们对应该使用嘴和肛门的形成还是另一个关键创新来命名该群体存在分歧。
正如分子技术揭示了引发细胞生物学修订的数据一样，对基因进行测序和观察其活性的技术现在正在挑战长期存在的进化场景。“在 20 世纪初，胚胎学家画出了他们所看到的。但他们的显微镜很糟糕，他们不了解基因，”马丁代尔说。“现在我们终于能够更仔细地观察了，我们发现他们经常是错误的。但如果你想想他们拥有的工具，也许任何事情都是正确的更令人惊讶。”