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Nature:基因組測序揭示獨一無二的神經系統

日期:2014-05-23 09:29:58

 

去年佛羅里達大學的研究團隊曾經在Science雜志上發表文章,通過一種櫛水母(Mnemiopsis leidyi)的基因組撼動了進化樹的根基,那篇文章一經發表就引起了熱議。現在,他們又在Nature雜志上發布了另一種櫛水母的基因組草圖,再次驗證了自己的觀點。

 

櫛水母(ctenophore)通過特殊的纖毛在海洋中游動,看起來就像是迪廳的球形燈。它們通過粘乎乎的觸手捕獲食物。“它們就像是來到地球的外星人,”佛羅里達大學的神經科學家Leonid Moroz說。

 

Moroz和他的團隊對太平洋側腕水母(Pleurobrachia bachei)進行了基因組測序,他們發現櫛水母擁有獨一無二的神經系統。其他動物共用許多與免疫、發育和神經功能有關的基因家族,但櫛水母完全不具備這些基因。這不僅令櫛水母更加神秘,也再次證實櫛水母是獨立演化出自己的神經系統。

 

櫛水母一直令分類學家們頭疼不已。它們和水母看起來很相似,曾經被視為刺胞動物(包括水母)的姐妹群(Sister group)。也有人將櫛水母放在缺乏神經系統的扁盤動物和海綿之后,因為櫛水母具有能夠檢測光、感知獵物和移動肌肉組織的神經系統。

 

Moroz認為,櫛水母與所有動物的共同祖先是近親。他在去年的Science文章中提出,神經系統出現了兩次各自獨立的演化,櫛水母的神經系統演化與其他動物完全不同。現在,P. bachei基因組分析為這一觀點提供了有力的支持。

 

研究顯示,P. bachei基因組不僅缺乏其他動物的共有基因,而且不具備調控基因表達的microRNA。此外,櫛水母的神經系統還缺乏普通神經系統中的標準組分。 其他動物的神經系統都使用同樣的十種主要神經遞質,而太平洋側腕水母則只用了其中的一兩個。Moroz推測,這種生物可能使用了其他未知分子來完善神經系統,例如特殊的蛋白激素等。

 

櫛水母的上述獨特性質,讓研究團隊確信它的神經系統演化獨立于其他動物,大約在五億年前從進化樹上分支開。“人們總認為復雜的神經系統不可能進化兩次,” Moroz。“但這一事件的確發生了。”

 

神經系統在不同動物分支中演化兩次的觀點,一直令慕尼黑大學的進化生物學家Gert Wörheide著迷。不過他并不認同Moroz等人給櫛水母安排的進化位置,他認為所有動物的共同祖先可能與櫛水母沒什么關系。

 

P. bachei的神經系統也可能是后來發生的某種適應性改變,他說。“我認為現在斷言櫛水母在進化樹中的地位還為時過早。”

 


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