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Nature:水母基因组之谜

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太平洋侧腕水母的基因组中缺少很多常见基因。


栉水母基因序列草图的发表揭示了一种与众不同的神经系统。


栉水母(comb
jelly)——或栉水母门动物(ctenophore)——看起来就像微小的迪斯科球,它

Nature:水母基因组之谜

太平洋侧腕水母的基因组中缺少很多常见基因。

栉水母基因序列草图的发表揭示了一种与众不同的神经系统。

栉水母(comb jelly)——或栉水母门动物(ctenophore)——看起来就像微小的迪斯科球,它们利用特殊的纤毛推动自己在海洋中游动,并且用粘性触手来捕获更微小的猎物。圣奥古斯丁佛罗里达大学(University of Florida)的神经系统科学家Leonid Moroz说:“它们是来到地球上的外星物种。”

Moroz研究团队于近日将太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei)的基因组在线发表于《自然》(Nature)期刊上,这幅基因组草图的发表给栉水母门动物增添了更多的神秘感(L. L. Moroz等人,Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature13400;2014)。它们的基因组序列中缺少了其它所有动物都拥有的基因种类,包括在正常情况下参与免疫、发育和神经功能的基因。因此,研究者们坚信,栉水母门动物独立进化出了一套神经系统。

长期以来栉水母门动物一直都困扰着分类学家们。它们与水母之间具有相似性,这使得它们在生命之树上占有一席之地:被当成是刺胞动物门(cnidarian,该动物门包含了水母)的旁系群。它们的神经系统能够感知到光线和猎物,并能够调控肌肉组织的运动,因此,很多研究者们将这类动物当成了其它动物的共同祖先的一个分支,进化位置排在了没有神经系统的海绵动物和被称为扁盘动物的扁平多细胞团之后。现有的数据表明栉水母门动物缺少很多种常见基因,一些科学家们就据此认为,这类动物是现存的、与动物的共同祖先最亲近的亲戚。

Moroz研究团队坚持认为,太平洋侧腕水母的基因组以及其它栉水母门动物的基因表达数据均能够支持这一理论。例如,微小RNA(microRNA)在其它动物体内能够调节基因的表达,但是在侧腕水母的基因组中却完全找不到踪影。

Moroz指出,最让人感到惊讶的是,栉水母门动物的神经系统中缺少了普通神经系统应当具备的标准组成成分。几乎所有已知动物的神经系统都使用了十种同样的主要神经递质,而太平洋侧腕水母似乎则只用了其中的一种或两种。Moroz推测,这种生物体可能通过使用一些尚未被发现的分子,来完善自身的神经系统,例如一些专门的蛋白质激素。

栉水母门动物的神经系统具有以上特性,进而使Moroz研究团队坚信它们的神经系统是独立进化而来的:在大约五亿年前,当栉水母门动物从其它动物的共同祖先中分支开来以后,它们的神经系统就开始独立进化了。Moroz说:“所有人都认为这种复杂的进化不可能发生两次,但是在这种生物体上却发生了。”

神经系统在不同动物分支中进化两次的观点,深深地吸引了德国慕尼黑大学(Ludwig Maximilian University)的进化生物学家Gert W?rheide,但是他并不认为栉水母门动物是其它动物共同祖先最亲近的亲戚。

他指出,所有动物的共同祖先可能看起来一点也不像栉水母,而太平洋侧腕水母的神经系统可能是后来发生的一种适应性改变。“我认为,现在就断言栉水母门动物的进化方向,未免有点为时过早。”

原文检索:

Ewen Callaway. Jelly genome mystery. Nature, 21 May 2014; doi:10.1038/509411a

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