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奇怪的鬃毛下颚生物最终被放置在生命之树上

发布时间:2019-01-11 05:46:01

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Chaetognaths,其名字的意思是“鬃毛下颚”,可以在世界各地找到,在咸水河口,热带海域和深海底层上游泳。这些生物也被称为箭虫,自寒武纪时期就已存在,但它们在进化史上的确切位置长期以来一直困扰着科学家。现在,冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员已经了解了箭虫在生命之树上的摆动,其结果可以揭示双边生物进化的重要趋势。

研究人员试图验证捕食性箭虫与多种生物体或其进化枝的其他螺旋体成员之间的关系,这些生物被认为具有共同的祖先。螺旋状分支包括软体动物,分段蠕虫和扁虫。引人注目的是,科学家发现箭虫并不属于螺旋体,而是与一群新的动物组成,这些动物组成了一个姐妹群。该结果于2019年1月10日发表在“当代生物学”杂志上,通过逐渐获得新的特征来挑战复杂生物从简单祖先进化而来的经典观点。

“箭虫是掠食者,他们有神经系统,他们已经发育了感觉器官。但是他们与之合作的其他生物体要简单得多,”该研究的第一作者,OIST分子遗传学部的博士后学者FerdinandMarlétaz说。由Daniel Rokhsar教授领导。 “如果你把箭头蠕虫放在这里,这意味着可能有很多独立的简化,而不是复杂性的独立出现。”

尽管外观非常不同,箭虫和它们的系统发育亲属,如被称为轮虫的微观动物,似乎有着独特的颌骨结构。由致密蛋白质基质和称为几丁质的纤维物质组成,这些颌位于生物体的嘴附近,使它们能够抓住它们的猎物。

该研究的高级作者,该研究部门的首席研究员丹尼尔罗克萨尔教授说:“箭虫群中有一些相当模糊的小型海洋动物 - 它们不是大多数人所熟悉的动物。” “在这篇论文发表之前,这些不同动物的颌骨可能彼此相关的事实并不清楚。”

来自世界各地的箭虫

大约200种箭虫类似于小长矛,长度从1毫米到12厘米不等。掠食者大多以称为桡足类的小型甲壳类动物为食,利用其敏锐的振动感捕食猎物并吞噬它们。奇怪的蠕虫状生物实际上与其他生物共享许多形态和发育特征,这使得它们的进化时间线难以追踪。

“同样早期发展的不同动物往往彼此相关,”Rokhsar说。研究人员努力描述箭虫的特征的一个原因是他们的早期发育模式是模棱两可的;它们类似于在两个主要动物群体中观察到的模式。 “我们真的无法以某种方式对箭虫进行精确分类。”

两个动物超群被称为deuterostomes和protostomes。两组生物体都有一条肠道穿过它们,从它们的嘴到另一端。在早期发育中,deuterostome肠从下向上形成,而protostome肠形成从嘴开始。虽然箭虫从头到尾像自然生长器一样发育,但它们在形态和遗传上都非常类似于原始体。

为了消除这种差异,研究人员收集了10种箭虫种类的数据,并将其与其他动物的公开数据进行了比较。他们检查了物种转录组,它们是给定细胞中表达的所有基因的快照。科学家们最初从大西洋,瑞典的Gullmarfjord,日本的Amakusa和法国的马赛采集样本箭虫。来自阿姆斯特丹大学的Katja Peijnenburg博士,三重大学的Taichiro Goto博士和OIST海洋基因组学单位的Noriyuki Satoh教授协助Marlétaz收集和准备样品。

这种比较将箭虫牢牢地放置在一个亚组内的原始体超级刀中,该亚组包括称为轮虫,g虫和小颌蛾的微观生物。其他已建立的子群被作为这种分组的意外结果而被改组,这意味着原始体之间的许多关系现在正在受到审查。

“我有点惊讶,”Marlétaz说。 “我们仍然没有完全理解这种与轮虫和其他人的联系。这将是未来研究的重点。”

Protostomes,过去和未来

该研究通过收集新的箭虫数据并将其与动物王国其他成员的代表性样本进行比较,改进了早期工作。研究人员还选择将重点放在相对缓慢而非快速进化的进化谱系上。快速发展的谱系在分析中往往看似相似,即使它们几乎不相关,因此研究人员试图避免这种偏见。

展望未来,Marlétaz希望能有更多关于箭虫的形态学研究,将动物的系统发育与物理特征联系起来。例如,研究人员还不知道哪些基因会产生Gnathifera进化枝的标志性“鬃毛下颚”,或者其他具体特征可能会使该组织团结起来。

“我们还需要仔细研究箭虫基因组,”Marlétaz说。 “箭虫具有非常原始的基因组特征,因此我们希望在新的系统发育位置的背景下更好地理解它。”

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