本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
https://blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/wp-admin/post.php?unfoldmenu=1平滑的操纵者：柔软的扁盘动物Trichoplax adhaerans。知识共享 奥利弗·沃伊特。点击图片查看许可证和链接。
作者注：这篇文章正在参加国家进化综合中心 ScienceOnline 2012 旅行奖竞赛。请享用！
在平静、隐蔽的沿海水域中，隐藏着一种非凡的小动物：一种被称为扁盘动物的微小透明细胞片。虽然仅由几千个细胞组成，厚度不超过 25 微米（细菌的厚度约为 1 微米），但它是一种动物——我们所知的最简单的动物。
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这是一个活动中的例子
科学家最近发现，隐藏在它内部的可能就是寒武纪大爆发的线索。
您会想起，寒武纪大爆发是大约 5.5 亿年前，在地球上微生物不受干扰地狂欢了几十亿年后，主要的现代复杂动物群突然出现。然后，突然之间，大型生物闯入了派对。发生了什么事？
扁盘动物可能类似于最早的动物，它们四处游荡，以藻类和其他碎屑为食。上下表面都带有鞭毛，这种生物用鞭毛游动。整个有机体可以将自身粘附在摄食表面上，并向上拱起形成一个临时的胃，在其中分泌消化酶。然后，它通过称为胞饮作用的细胞饮用方式吞下由此产生的粘稠物。
这是一张图表（法语）*
这是扁盘动物的摄食行为。无论哪位天才想到用这种音乐搭配这段视频，我都向您致敬。
The Atavism 几个月前发表了一篇关于扁盘动物的精彩文章，如果您想了解更多关于它们基本生物学的信息，非常值得一读。
虽然这些小生物看起来与人类截然不同，但事实上，我们确实有很多相似之处。其 11,500 多个蛋白质编码基因中，近 87% 与其他动物的基因具有可识别的相似性。有趣的是，科学家们刚刚发现，扁盘动物还含有一些与我们和所有其他动物共有的东西，但与其他任何生命形式都不同：特殊的氧气传感器。
在寒武纪大爆发期间，氧气浓度正在上升。在地球历史的大部分时间里，大气氧气浓度可能从未超过 3%。早期的单细胞生物只是通过扩散吸收氧气。这使得厚度超过一到两层的细胞层生物难以呼吸，因为没有足够多的氧气可以扩散到内部细胞。
但在大气氧气浓度正忙于从 3% 上升到接近现代水平约 21% 的世界中，氧气可以扩散得更远。这本身可能有助于推动多细胞生命的出现。但这种解决方案只能到此为止。
对于任何这样的多细胞生物来说，一个相关的问题是如何知道内部细胞是缺氧还是有氧气过载的危险。无人看管的氧气有点像一个醉酒的坏家伙：它摇摇晃晃，破坏东西。细胞中过多的氧气会导致有毒的活性氧化学物质积聚。另一方面，缺氧，或氧气饥饿，也是一种糟糕的情况。如果没有氧气感应系统，细胞就无法采取行动来防止窒息或中毒。
但这正是英国和德国的科学家在扁盘动物中发现的。在迄今为止研究的动物中，科学家们发现了三种关键的氧气感应蛋白：一种称为脯氨酰羟化酶结构域酶 (PHD) 的氧气感应蛋白，一种称为缺氧诱导转录因子 (HIF) 的缺氧反应蛋白（可以由 PHD 开启或关闭），以及一种称为 von Hippel Lindau 蛋白 (VHP -- 喜欢这个名字) 的垃圾标记蛋白。
当 PHD 感应到氧气时，它会通过在蛋白质末端附近的某些脯氨酸氨基酸上添加 -OH（羟基）单元来关闭 HIF，然后 VHP 将其标记为丢弃（通过泛素化）。当 PHD 没有感应到氧气时，它不会标记 HIF，而 HIF——一种转录因子——被运回细胞核，在那里它促进一种基因的产生，该基因关闭柠檬酸循环（细胞利用氧气从葡萄糖中提取大量能量的系统）以及一系列其他与氧气相关的基因。结果，葡萄糖从柠檬酸循环转移到能量效率较低但无疑优于饥饿的发酵过程中。
Loenarz 等人在去年一月份发表在EMBO Reports上的研究发现，该系统的基本组成部分——以更精细的形式存在于人类和所有其他经过测试的动物中——甚至存在于扁盘动物中，并且仍然像在人类中一样发挥作用。
在共聚焦显微镜下观察的染色荧光粘附扁盘动物。染色是为了 Hox-Para-Hox 基因 Trox-2。图片由 Karolin von der Chevallerie（汉诺威大学 Schierwater 实验室）提供。
事实上，当他们将扁盘动物版本的氧气传感器 PHD 插入人体细胞时，它在关闭缺氧反应蛋白 HIF 方面与人体形式的效果一样好。 想想看：这些蛋白质的功能是如此保守（读作：重要），以至于它们在进化中分离了至少 5.5 亿年的物种中仍然有效。哇。
这可能意味着什么？HIF 系统没有在单细胞原生生物或领鞭毛虫Monosiga brevicollis中发现，正如我在上一篇关于海绵的帖子中提到的，海绵可能是动物最亲近的亲戚。这意味着早期，动物们想出了一种方法来维持其不断扩大的身体内的氧气稳态。这样的系统使它们能够感知内部细胞是否需要氧气，然后采取适当的措施。
这是一个如此成功的系统，我们现在仍然在使用它，并且与我们的动物亲戚——甚至与会蠕动的微生物片状动物——具有如此相似的基因，我们基本上仍然可以相互交易。如果您知道霸王龙的氧气感应系统，您可能会将其换入并相处得很好（并给地球上所有五岁的孩子留下深刻印象）。因此，最早的动物，无论它们看起来像什么，都可能在富氧的寒武纪繁盛时期拼凑出了这个系统，并在这一过程中，帮助自己推动了五亿五千万年的进化成功。
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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*我特此提议将纽约市一家合适的法国餐厅更名为“Chez Trichoplax”。但是，为了用餐，您必须悬停在食物上方并通过吸收来消化它。我会去那里吃饭的。