科学家说,海星基本上是在海洋中爬行的无形头

我们已经知道海星很奇怪。这些奇怪的海栖动物似乎有自己的规则。它们没有脑子,没有血,从外部消化食物,并再生身体部位,有时甚至再生成整体其他新海星。

但这些都不是他们最令人毛骨悚然的事情。根据对其基因表达的新分析,海星和其他棘皮动物缺乏实际身体的结构。

它们本质上只是萌发爬行能力的移动头部,由斯坦福大学生物学家Laurent Formery和Chris Lowe领导的一个团队说。

“从外胚层模式的角度来看,”研究人员在他们的论文中写道,“棘皮动物大多是类似头部的动物。

棘皮动物——不仅是海星,还有海胆、沙元、海参——在人类经常光顾的海洋中很常见,所以我们倾向于认为它们没有什么不寻常的。如果我们想到它们。

但它们与其他动物有很大不同。它们的身体对称性(通常)是五倍的,而不是我们在大多数生物中看到的双边“左右”对称性。

海星的显微 CT 扫描,显示消化系统(黄色)、神经系统(蓝色)、肌肉(红色)和水血管系统(紫色)。(南安普敦大学)

化石记录中已知最古老的海星早于已知最早的恐龙超过2亿年,所以无论他们在做什么,他们都非常非常擅长。

但是它们奇怪的对称性意味着我们很难弄清楚它们的身体。

“棘皮动物的不同身体部位与我们在其他动物群体中看到的身体部位有什么关系,只要我们一直在研究它们,这对科学家来说一直是一个谜。进化生物学家杰夫·汤普森(Jeff Thompson)说英国南安普顿大学。

“在它们的双侧亲戚中,身体分为头部、躯干和尾巴。但仅仅看海星,不可能看出这些部分与双边动物的身体有什么关系。

研究人员进行了一项分子研究,以找出棘皮动物在氘口超门,一大群动物,包括脊椎动物和棘皮动物。

由于氘造口是从数百万年前的共同祖先进化而来的,研究人员认为他们可能能够追踪棘皮动物的进化方式。

他们的研究是在一种名为小帕蒂里亚或蝙蝠星。

他们使用了RNA断层扫描和一种称为原位杂交的技术,其中科学家在组织样本中定位精确的DNA和RNA序列。他们利用这些信息创建了海星生长过程中基因表达的三维图谱。

他们研究了双侧动物体内的一系列转录因子,这些转录因子参与了生物身体从前到后的发育,这一过程被称为前后模式化.这些基因是在海星中发现的;它们有助于手臂的发育,从中部区域到尖端。

但有一个明显的遗漏。在其他造口中,有一组基因有助于发育身体的躯干。

“当我们将海星的基因表达与其他动物群(如脊椎动物)进行比较时,似乎缺少身体计划的关键部分。Thompson解释道.

“通常参与动物躯干模式的基因不在外胚层中表达。似乎整个棘皮动物的身体计划大致相当于其他动物群体的头部。

基因表达数据揭示了蝙蝠星中前后模式的部署。(Formery 等人,自然界, 2023)

棘皮动物的进化一直很难理解,只是基于它们(头部)身体的形状。这项新的研究表明,曾几何时,棘皮动物可能拥有发育身体的工具,但在它们悠久的历史中将其丢弃在某个地方。

在他们的防守中,这对他们来说似乎效果很好。

但这些新发现为科学家提供了新的工具,可以理解它们为什么会这样,并解释从亿万年前出现的任何化石。

“我们的研究告诉我们,棘皮动物的身体计划以比以前想象的更复杂的方式进化,关于这些有趣的生物还有很多东西需要了解。汤普森 说.

“作为过去十年来研究它们的人,这些发现从根本上改变了我对这群动物的看法。

该研究已发表在自然界.

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