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新研究提出栉水母或是地球动物祖先

2014-12-04 22:45

水母

  虽然关于什么动物最早出现的争论看起来有些学术化,但这其实是一个非常重要的问题。美国国家人类基因组研究所(NHGRI)的遗传学家,同时也是研究作者之一的Andy Baxevanis说,这一问题的答案,将会对研究者对动物演化本质的认知产生深远影响。

栉水母

  Andy Baxevanis说,海绵是非常简单的生物,没有肌肉和神经系统,但栉水母却同时拥有二者。“长期以来,在进化生物学中存在着这样的准则,”Andy Baxevanis解释道,“(一旦进化出)一些复杂的细胞类型——如肌肉细胞或视觉细胞——生物就不会再失去它们。”这是因为,保留肌肉或神经系统是生存的一大优势。然而,如果栉水母确实在更简单的海绵之前出现,那上述观点就将被推翻。这也意味着,动物在出现之时已经携带着复杂的基因,而一些类群在之后的演化中丢失了的部分基因。

  一个完整序列

栉水母

  在对一种栉水母进行了第一次完整的基因组测序之后,Andy Baxevanis及其同事提出了这一结论。这种栉水母被称为淡海栉水母(学名:Mnemiopsis leidyi)。海绵、栉水母、水母和丝盘虫(扁盘动物门Placozoa)代表了4个最古老的动物类群,其中只有栉水母还没有进行过完整的基因组测序。在不同类群生物的关系比较中,完整的基因组序列是非常重要的。

栉水母

  研究刚开始的时候,Andy Baxevanis及其团队主要关注的是如何获得栉水母的完整基因组序列,以填补数据上的空白。但当他们将获得的基因组输入一个系统发生学——研究地球历史发展中生物种系的演化关系——的计算机程序之后,计算的结果令他们大吃一惊。

栉水母

  尽管他们的模型得出了一些有关栉水母与其他所有动物类群的可能关系,但在其中可能性最高的几个关系中,栉水母都处于动物谱系树的底部。Andy Baxevanis说:“在最早的分化(大约6亿年前)中,栉水母与其他所有动物类群开始分道扬镳。”他们的研究结果发表在近日的《科学》(Science)杂志上。

  一团浑水

栉水母

  这项新研究在相关领域的学者中引起了不小的争论。麻省理工学院的进化发育生物学家 Mansi Srivastava说,在2008年的一项研究中,有学者第一次提出了栉水母可能是所有动物类群的祖先。“当时给学术圈带来了不小的震动,”她说,“但许多人并不相信这一结果。”问题的关键所在,是演化速度较快的基因组——如栉水母的基因组——有时候会使确定动物演化关系的计算机程序“感到困惑”,得出不准确的结果。有些类群可能因此与其他并不具有必然联系的动物混在一起。

栉水母

  “一些人认为,2008年的那篇论文就是这样的结果,” Mansi Srivastava说,“通过更多的分析,我们可以回答这一问题。”这也就是近日这篇《科学》杂志文章所阐述的:研究者们通过对栉水母基因组的完整测序,提供了更多数据,使其他科学家也可以对“什么动物最先出现”的问题进行再次解答。不过,Mansi Srivastava和其他一些科学家对栉水母是所有动物的祖先这一结论依然持怀疑的态度。

  麻烦制造者

栉水母

  法国国家科学研究中心的研究者Hervé Philippe说,研究中涉及的问题之一与时间有关。“你必须检视那些在6亿年前就已经出现的生物。” Hervé Philippe说道。他并没有参与这项研究。Hervé Philippe继续解释道,在数亿年的时间里,生物的基因组会出现无数的突变。因此,将一个古老类群的较早期突变与新近发生的基因变化分隔开,就显得有些不大合理。

栉水母

  Andy Baxevanis及其同事使用的一些分析方法,并不能解决现生动物类群之间的关系问题。Hervé Philippe说:“如果你不能认识新近发生的事件,那古代的事件就更不可能认识清楚了。”研究者意识到,他们获得的动物谱系树确实存在引起争议的地方,有些人还是将海绵视为动物的祖先类群。

栉水母

  不过,Andy Baxevanis对研究的结果感到十分兴奋,他说:“我们成为了麻烦的制造者。”在研究一开始的时候,他们并没有预计会获得这样的结果。“我想这是一个很好的例子,当你开始进行科研的时候,你并不知道科学最终会将你带到何处。” Andy Baxevanis说道。

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