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“外星生物”就在我们的星球上(4)

2019-06-09 15:36来源:互联网关注:作者:蒙多

  栉水母似乎是遵循了一种截然不同的演化路径,但莫罗兹并不确定。如果他此刻只观察了寥寥几个重要分子便发表结果的话,人们会完全忽视它们。“异乎寻常的定论要求异常强大的证据支持。”莫罗兹说。他从而选择了一条漫长、缓慢的道路,一条甚至比他当初所怀疑的还要漫长的路。

  他申请资金以用其他的技术研究栉水母——例如,观察它们的基因——但在数次被拒之后放弃了。那时他仍很年轻,离开苏联仅有短短数年,也才刚开始在能引发更广兴趣的英语期刊上发表成果。于是莫罗兹暂且搁置了栉水母并回到了他的主要工作,研究蛇、蛤、章鱼及其他软体动物的神经信号。12年后,仅因巧合,他才再次回到这一令他激情澎湃的课题。

  2007年,他因一次科学会议在弗莱迪港短暂停留。一天晚上,他漫步来到1995年他在此度过了许多时光的码头。在那里,他偶然瞥见了栉水母在一盏灯笼的光亮下漂流时虹彩一般的闪光。那时科学工具已经非常先进,提取全基因组序列不再需要几年的时间,可能数日就可完成。莫罗兹也已在学术界站稳脚步,在弗罗里达大学有着自己的实验室。他终于有资本能够只为好奇心探究了。

太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei),图源:维基

太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei),图源:维基

  他取了一张网,从水中捕了大约十几只栉水母——一种叫做太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei)的种类。他将它们冷冻,运回了他在弗罗里达的实验室。在三周内,他得到了栉水母的部分“转录组”(transcriptome)基因——这些约五六千种的基因序列在动物的神经细胞内非常活跃。实验结果十分惊人。

  起初,它们证实了侧腕水母缺少能够生成在其他动物中非常常见的一系列神经递质所必须的基因和酶。这些缺失的神经递质不仅包括莫罗兹在1995年就已注意到的那些——血清素,多巴胺和一氧化氮——也包括乙酰胆碱(acetylcholine),章鱼胺(octopamine),去甲肾上腺素(noradrenaline)等。栉水母也缺乏生成对应受体的基因——受体使得神经元能够捕捉这些神经递质并作出反应。

  (rstb.royalsocietypublishing.org/content/371/1685/20150041)

  这证实了莫罗兹等待数年尝试检验的假设:当他早在1995年尝试在栉水母的神经中寻找常见的神经递质而不得时,并非是他的测试出错了,而是因为栉水母并未以任何方式使用这些递质。莫罗兹表示,这“令我很惊讶”。

  “我们都使用神经递质。”他说,“水母、蠕虫、软体动物、人类和海胆,我们都有着一组非常一致的信号分子。”但不知为何,栉水母进化出了另一种神经系统:这一系统运用一组不同的,尚且未知的分子来完成这些角色(神经信号传导)。

 春夏之交,在中国和亚洲其他地区的浅海地区,经常可以看到这种形似外星生物的海醋栗(sea gooseberry,球栉水母)大量爆发。图源:The Japan Times

  春夏之交,在中国和亚洲其他地区的浅海地区,经常可以看到这种形似外星生物的海醋栗(sea gooseberry,球栉水母)大量爆发。图源:The Japan Times

  栉水母由最基础的原材料演化而来,运用了一组异于地球上所知的其他所有动物的分子和基因。

  莫罗兹的转录组和基因组DNA序列表明,栉水母亦缺少很多其他基因,而这些基因在其他动物中普遍存在,对于建立和运作神经系统至关重要。侧腕水母缺少很多被称作离子通道的常见蛋白质——这些蛋白质能生成沿着神经迅速传递的电信号。它缺少指导胚胎细胞经过复杂的转化形成成熟的神经细胞的基因。它还缺少另一些基因:那些基因能将神经元逐步连接、编排,从而成为成熟的、正常运转的电路。“这远不止寥寥几种基因的存在或缺失,”他说,“这的确是一部宏大的设计。”

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  这说明栉水母的神经系统由最基础的原材料演化而来,运用了一组异于地球上所知的其他所有动物的分子和基因。这是趋同性的一起经典案例:无论栉水母所能获得的遗传起始材料是什么,这一族系都已运用这些材料而进化出了神经系统。从某种意义上说,这是一个异类的神经系统——它区别于动物王国中其他的神经系统,独立演化而来。

图源:punnett.blogspot

图源:punnett.blogspot

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