海星腦袋找到了

11月1日發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)最新研究表明，海星和其它棘皮動(dòng)物的身體，其實(shí)是它們的頭部。這一發(fā)現(xiàn)揭示了一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)的謎團(tuán)：這些生物是如何進(jìn)化出獨(dú)特的星形身體的。

棘皮動(dòng)物是一類動(dòng)物，包括海星、海膽和沙錢(qián)。它們具有獨(dú)特的“五重對(duì)稱”身體結(jié)構(gòu)——身體部位排列成五個(gè)相等的部分。這與它們的雙側(cè)對(duì)稱祖先非常不同，它們的祖先是左側(cè)和右側(cè)彼此鏡像對(duì)稱，就像人類和許多其它動(dòng)物一樣。

在美國(guó)斯坦福大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)聯(lián)合研究中，科學(xué)家將海星的分子標(biāo)記與其它后口動(dòng)物進(jìn)行了比較，后口動(dòng)物是一個(gè)更廣泛的動(dòng)物群體，包括棘皮動(dòng)物和雙側(cè)對(duì)稱動(dòng)物，它們其實(shí)擁有共同的祖先。

研究人員使用各種高科技分子和基因組技術(shù)來(lái)了解海星發(fā)育和生長(zhǎng)過(guò)程中不同基因的表達(dá)位置，并使用微型CT掃描到了以前未知的細(xì)節(jié)。

另一組研究人員則利用“RNA斷層掃描”和“原位雜交”技術(shù)創(chuàng)建了海星基因表達(dá)的三維圖譜，繪制了控制外胚層（包括神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚）發(fā)育的基因表達(dá)圖譜，這可揭示后口動(dòng)物體內(nèi)從前到后的圖案。

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這種圖案與海星臂的中線到橫向軸相關(guān)。海星臂的中線代表前部，最外側(cè)的橫向部分更像后部。在后口動(dòng)物中，有一組獨(dú)特的基因在軀干的外胚層中表達(dá)；但在海星中，許多基因在外胚層中根本不表達(dá)。

研究人員解釋說(shuō)，在將海星的基因表達(dá)與脊椎動(dòng)物等其它動(dòng)物群體進(jìn)行比較時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)海星身體結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵部分缺失了。通常與動(dòng)物軀干相關(guān)的基因不在外胚層中表達(dá)，因此看起來(lái)整個(gè)棘皮動(dòng)物的身體結(jié)構(gòu)，大致相當(dāng)于其它動(dòng)物群體的頭部。

這表明，海星和其它棘皮動(dòng)物或通過(guò)“拋棄”其雙側(cè)對(duì)稱祖先的軀干區(qū)域，進(jìn)化出了“五重對(duì)稱”結(jié)構(gòu)，這也讓它們的移動(dòng)和進(jìn)食方式，都與雙側(cè)對(duì)稱的動(dòng)物不同。

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