一段栉水母拉粑粑的视频,为啥让科学界炸了锅?

作者: Amy Maxmen

来源: 果壳

发布日期: 2016-04-05

一段栉水母拉粑粑的视频揭示了栉水母使用神秘小孔排泄,这一发现挑战了动物演化史中消化道结构的标准观点,表明栉水母可能在几亿年中独立演化出了完全消化道和肛门状的小孔。

“菊花”,堪称演化史上最精妙的创新之一。比起人的专洞专用,海绵、海葵、水母都没有演化出肛门,只能翔从口出,既不雅观,又不卫生。然而就在最近,一段视频显示,比海绵海葵古老得多的一种多细胞动物——栉水母,已经在用神秘的小孔拉粑粑了……

5.4亿年的动物演化史上,“菊花”堪称最精妙的创新之一。最早出现的动物类群似乎真的就是满嘴喷粪:今天这些类群,比如海绵、海葵和水母,都没有肛门,从同一个洞进食和排泄。然而,自从单独用于排泄的那个洞演化出现以来,动物便开始分化成为今天存在的大多数物种,从蚯蚓到人类皆是如此。

长两个洞有一个明显的优势是可以在进食的同时消化,而只有一个洞的物种必须完成消化和排泄,才能再次开饭。演化生物学家们说,可能的益处还包括不污染进食的区域,以及使动物得以演化出更长的身体——因为它们不再需要把排泄物一路运回脑袋了。然而,几个前所未有的视频正威胁着人们对这种“完全消化道”演化史的标准观点。

这些视频的主角是一种名叫栉水母的胶质海生生物。3月15日,在佛罗里达州圣奥古斯丁市召开的栉水母大会上,迈阿密大学的演化生物学家威廉•布朗(William Browne)为大家献上了栉水母便便视频的首映——而且不是从嘴里拉出来的!事实上,栉水母(Ctenophora)并不是水母,而是独属栉水母动物门,是最古老的多细胞动物之一。

布朗的视频让观众们惊叹连连,因为在拥有完全消化道的动物出现前很久,栉水母的谱系就已经演化出来了。一直以来,人们都认为栉水母从同一个洞进食和排泄,这个洞与它袋子状的肠子相连。1880年,德国动物学家卡尔•楚恩(Carl Chun)提出,栉水母口腔对面的一对小孔或许会分泌一些物质,但他也认定这种动物用嘴排泄。1997年,生物学家再次观察到,无法消化的物质从栉水母的口腔离开身体——而不是神秘的小孔。

然而,布朗使用了复杂的拍摄设置,不间断地监控他捕获的两种栉水母——淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi)和太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei)。他在栉水母大会上播放的视频展示了它们消化小型甲壳动物和斑马鱼的过程,这些动物都经过了基因改造,能在荧光蛋白的作用下发出红光。由于栉水母本身是透明的,猎物经过遍布水母体内的体腔网络的过程便可以被观察到。

快进一下,两到三小时后,无法消化的物质从水母身体末端的小孔排出。

布朗还展示了小孔的特写,突出强调环绕着每个小孔的肌肉。“这是个和括约肌类似的洞。”他告诉观众。“看起来,我这三十年来一直都搞错了。”在观看完布朗的展示后,乔治·松本说。他是加州莫斯码头蒙特利湾水族研究所的一位海洋生物学家。“没看到视频的人是不会相信的。”他补充道。

乔治表示,他和前辈生物学家在水母餐后观察它们的时间可能还不够长,因而错过了它们上大号的过程。实际上,栉水母从口腔排泄废物可能是呕吐——因为吃太多,或者是吃错了东西。

根据最近的DNA分析,栉水母演化出现的时间比其他只有一个洞的动物更早,包括海葵、水母,或许还有海绵(一些研究认为海绵出现的时间最早)。因此,布朗尚未发表的研究打乱了动物演化史早期消化道结构从一个洞演化为两个洞的逐步进程。

一种可能性是,栉水母在几亿年中独立于其他动物自行演化出了完全消化道和肛门状的小孔。也有可能,完全消化道和肛门曾在某种远古动物祖先中演化出来了一次,随后在海葵、水母和海绵身上消失了。乔治指出,如果你是一只粘在石头上的海绵,把排泄物推回水流中而不是拉在下面或许是更好的选择。

目前,布朗正在探索后一种可能性,看看栉水母发育出小孔时激活的基因是不是其他动物发育肛门时的同一种。如果他发现基因是不同的,那我们的最耻部位的演化将不再像动物学家们长期认为的一样,是一次单一事件。阿拉巴马大学的演化生物学家凯文•考科特(Kevin Kocot)说:“我们都有一级一级爬梯子的传统观点,但这种观点正不断受到冲击。”

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