海星脑袋找到了

荧光染色的海星幼体。

11月1日发表于《自然》的一项研究，揭示了海星身体结构的秘密——它们没有身体，只有一个被“压扁”的大脑袋。

海星的外形就像一颗“五角星”，科学家一直试图找出它的头在哪里。美国斯坦福大学Laurent Formery等人得出了一个惊人结论：海星的整个身体其实就是它的“头”。这个发现不仅解开了长期存在的谜团，还有助于理解地球动物形态的巨大多样性是如何进化而来的。

海星又称星鱼，是一种棘皮动物。棘皮动物还包括海胆和海参，长期以来，它们奇特的身体结构一直困扰着生物学家。大多数动物都有明显的头尾两端，身体中间则有一条对称线，将身体分成镜像的两半。具有这种两侧对称性的动物被称为两侧对称动物。

但棘皮动物有5条对称线，并从一个中心点向四周辐射，没有明显的头部或尾部。然而，它与两侧对称动物关系密切，是由后者的祖先进化而来的，甚至它们的幼体也是两侧对称的，后来在蜕变过程中，身体发生了根本性的重组。

棘皮动物的这种特殊性使科学家很难找到并比较它们与两侧对称动物相同的身体部位，从而弄清棘皮动物是如何进化的。Formery说：“形态学几乎无法告诉你任何东西。”

因此，Formery等人决定研究一组已知的基因，这些基因指导着所有两侧对称动物从头到尾的组织结构，并在发育中的胚胎外层条纹中开启或表达。每道条纹中表达的基因决定了它将成为头尾轴上的哪一点。

研究人员的想法是，看看基因表达模式能否揭示隐藏在棘皮动物中的“分子解剖学”。研究小组组长、斯坦福大学的Chris Lowe说：“这组特殊的基因非常适合探索动物多样性的最极端形式，而棘皮动物代表了一种真正极端的形式。”

令研究小组惊讶的是，决定两侧对称动物头部的基因在海星每条手臂的中间线上得到了表达。此外，研究人员发现，通常在两侧对称动物躯干中表达的基因在海星外层并没有表达，Formery说，这表明海星抛弃了自己的躯干，释放了外层，进而向新的方向进化。

加拿大维多利亚大学的Thurston Lacalli没有参与这项研究。他说：“研究结果表明，棘皮动物的身体基本上就是一个用嘴唇在海底行走的头。”像人类这样的动物可能会保留躯干，以便躲避掠食，而棘皮动物会蜷缩起来，给自己“穿”上盔甲，所以它们不需要躯干。（王兆昱）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06669-2

关键词 : 基因进化 新浪科技公众号

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