第一個(gè)水母基因組揭示了復(fù)雜身體規(guī)劃的古老開(kāi)端

水母經(jīng)歷了驚人的蛻變，從生長(zhǎng)在海底的小珊瑚蟲(chóng)，到帶著刺人的觸須游動(dòng)。這種變形對(duì)它們有利，它們引導(dǎo)水母度過(guò)了地球上物種5億多年的大規(guī)模滅絕。

加州大學(xué)戴維斯分校文學(xué)與科學(xué)學(xué)院古生物學(xué)助理教授德說(shuō)：“無(wú)論它們做什么都對(duì)它們有用。

首次對(duì)水母基因組的深入研究——月亮水母Aurelia aurita——揭示了這種成功生存策略的起源。Aurelia基因組于12月3日在線發(fā)表在《自然生態(tài)與進(jìn)化》雜志上，表明早期水母可以恢復(fù)現(xiàn)有基因，從息肉變成美杜莎。結(jié)果表明，動(dòng)物可以很容易地進(jìn)入新的生態(tài)位并形成它們。

基因組研究的首席研究員Gold說(shuō)：“這些結(jié)果進(jìn)一步證明，進(jìn)化不一定會(huì)使遺傳密碼變得更加復(fù)雜?！八缚梢岳迷S多在簡(jiǎn)單動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)的相同基因，構(gòu)建一個(gè)龐大而復(fù)雜的生活史?！?

研究團(tuán)隊(duì)由Gold領(lǐng)導(dǎo)，他是加州理工學(xué)院的博士后研究員，也是加州大學(xué)圣地亞哥分校Kavli Brain和Brain Research Institute的項(xiàng)目科學(xué)家Takeo Katsuki。

基因組：多用途工具

水母來(lái)自動(dòng)物家族中最古老的分支之一，棘皮動(dòng)物門(mén)，包括珊瑚和?？?。水母可能是第一個(gè)在公海上靠肌肉驅(qū)動(dòng)的游泳者。它們出現(xiàn)在前寒武紀(jì)時(shí)代，這是寒武紀(jì)動(dòng)物生命爆發(fā)前地質(zhì)和生態(tài)發(fā)生重大變化的時(shí)期。

在水母進(jìn)化的某個(gè)階段，水母獲得了從固定珊瑚蟲(chóng)到游動(dòng)水母的過(guò)渡能力。這種轉(zhuǎn)變涉及水母的神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉和武器的重大變化，也就是蟄人動(dòng)物的蟄人細(xì)胞。研究人員發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，水母的生命階段通常與息肉中現(xiàn)有的發(fā)育基因網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞類型合作。此外，根據(jù)研究報(bào)告，Aurelia似乎使用了許多在蒼蠅和人類等動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)的相同基因來(lái)模擬它們不同的生命階段。所有這些動(dòng)物都有一個(gè)共同的祖先，盡管它是一個(gè)古老的祖先。)

關(guān)于科學(xué)家在水母基因組中發(fā)現(xiàn)了什么，還有第二種更有爭(zhēng)議的解釋?；蛟S，月球水母基因組與“高等”動(dòng)物的相似性表明，棘皮動(dòng)物最初有一個(gè)水母生命階段，而珊瑚、?？葎?dòng)物則消失了。

“我們的結(jié)果無(wú)法區(qū)分這兩種情況，”Gold說(shuō)。如果第二個(gè)假設(shè)被證明是正確的，“游泳，食肉動(dòng)物可能比我們想象的要老。”Gold說(shuō)，除了進(jìn)化問(wèn)題，Aurelia基因組將在許多其他生物領(lǐng)域被證明是有價(jià)值的。Aurelia是研究神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和功能的重要模型，可為動(dòng)物傷口愈合和再生提供見(jiàn)解。月亮水母也是破壞環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的水母繁殖的罪魁禍?zhǔn)祝以絹?lái)越普遍。例如，成群的月亮果凍堵塞了水管，迫使佛羅里達(dá)州和瑞典的核電站關(guān)閉。更好地理解奧雷利亞遺傳學(xué)可以為控制花卉提供新的思路。

“在許多方面，前寒武紀(jì)晚期的古代海洋看起來(lái)與不久的將來(lái)的現(xiàn)代海洋非常相似，”Gold說(shuō)?！斑@意味著研究水母在過(guò)去是如何進(jìn)化的，可以告訴我們它們對(duì)未來(lái)的潛在影響?！?

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