沒有身體:為什麼海星只有爬行的頭

年長蝙蝠明星的神經系統(Laurent Formy / 奧林匹克 / 年度最佳形象獎)
年長蝙蝠明星的神經系統(Laurent Formy / 奧林匹克 / 年度最佳形象獎)

如果海星有帽子的話,它會在哪裡戴帽子?它的身體佈局與它的近親人類有何關係?這些問題長期以來一直困擾著科學家,但卻是一個團隊 加利福尼亞州 相信他們終於發現了海星頭部的位置——事實證明這完全是一個驚喜。 

使用先進的遺傳和分子工具,研究人員創建了海星基因表現的 3D 圖集(基因編碼的數據轉化為功能的方式)並繪製了它們的身體區域。 

“答案比我們預想的要複雜得多。” 斯坦福大學該研究的主要作者,該研究是在史丹佛大學人文與科學學院的資深作者 Christopher Lowe 教授的實驗室中與史丹佛大學的 Daniel S Rokhsar 一起進行的。 加利福尼亞州,伯克利。 

“這很奇怪,而且這個群體的演變很可能更加複雜。”棘皮動物不僅包括海星,還包括海參和海膽。

成人蝙蝠明星(勞倫特福爾米)
成人蝙蝠明星(勞倫特福爾米)

出乎意料的是,海星的「頭」並不位於任何一個地方。相反,科學家發現「頭狀」區域分佈在其中心和每個肢體的中間,並沿著其周邊有一個尾狀區域。 

因為海星的任何部分都沒有與動物軀幹相關的遺傳模式,所以似乎海星最好被描述為具有爬行能力的頭部!

動物學之謎

海星非常古老,但與人類也密切相關。它們以受精卵開始生命,孵化成自由漂浮的幼蟲,並可以作為浮游生物漂浮數月,然後定居在海底。 

海星:幼蟲變質為幼體(Laurent Formy)
蝙蝠星幼蟲向幼蟲的變態(Laurent Formy)

此時,它們從像人類一樣具有對稱的“雙邊身體計劃”,轉變為具有五角星形狀的成年人,或“五角形身體計劃”。

移動中的少年蝙蝠明星(勞倫特福爾米)

「幾個世紀以來,這一直是個動物學之謎,」洛說。 「你如何從雙側身體計劃轉變為五肢計劃,如何將海星的任何部分與我們自己的身體計劃進行比較?

「從解剖學上來說,海星與脊椎動物沒有任何相似之處。那裡什麼也沒有。”研究小組決定忽略「奇怪」的解剖結構,選擇集中在基因和分子層面分析海星。 

蝙蝠星 (貴子草)之所以被選中,是因為先前對該物種的科學研究中已經存在協議,這在團隊工作的美國西海岸非常常見。

少年蝙蝠星的骨骼、肌肉和神經系統(Laurent Formy)
少年蝙蝠星的骨骼、肌肉和神經系統(Laurent Formy)

「首先,我們將海星臂從尖端到中心、從上到下、從左到右切成薄片,」弗雷裡說。 「我們使用 RNA 斷層掃描來確定每個切片中表達了哪些基因,然後使用 電腦 楷模。這為我們提供了基因表現的 3D 圖。”

第二種方法使用了最近的技術發展,稱為 現場 雜交鍊式反應。這涉及對蝙蝠星組織進行染色並目視檢查以確定基因的表達位置。 

Batstar 基因表達(Laurent Formy)
Batstar 基因表達(Laurent Formy)

「即使在最近的分子論文中,進化樹上的棘皮動物也存在一個問號,因為我們對它們了解不多,」弗雷裡說。 “很高興表明——至少在分子水平上——我們現在可以把新的拼圖放到樹上。”該團隊的研究發表於 性質.

也在 Divernet 上: 派對海星追求青少年生活方式, 潛水員調查揭示了海星流行病, 潛水教練“不知道 COTS 危險”, 明星之死

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