北美首頁 | 新聞 | 時尚 | 大陸 | 美國 | 娛樂 | 體育 | 財經 | 圖片 | 移民 | 微博 | 健康
加密貨幣歡迎試用
Value Engine Stock Forecast
ENTER SYMBOL(S)

貝類爲何如此多樣?

http://finance.sina.com   2020年01月07日 18:06   北京同乐城国际线址網

  來源:中國科學院海洋研究所

  提起貝類,每個人都覺得再熟悉不過了。扇貝、海螺、蝸牛乃至鸚鵡螺都是極常見的貝類代表。稍微專業一點的讀者還知道章魚、烏賊、海兔、蛞蝓這些沒有貝殼的動物也屬於貝類,它們均是由有貝殼的祖先演變而來的。但是,貝類實際上遠不止上面提到的這些種類。一些小類羣,比如角貝、石鱉、無板類等,想必大部分讀者就不甚瞭解了。

  與其它動物相比,貝類最大的特點就是身體結構變化極大。不過,生物學家其實早就知道,各種貝類遵循基本一致的身體構造模式(不然也不會把它們歸爲一門)。現生貝類差別如此之大,主要還是由於不同貝類器官如同脫繮的野馬,在演化的道路上一騎絕塵,產生了數不勝數的特化形式。以貝殼爲例,腹足類的貝殼是螺旋形的(也有帽狀甚至接近管狀的),雙殼類是兩片貝殼(有各種形狀),多板綱則有八片貝殼,更別提章魚、海兔等沒有貝殼的種類了。爲何貝類的特化方式如此之多?是否有一種共有的機制在推動這種演化進程,或是不同貝類採取了不同的演化策略,這是一個非常重要的問題。

  中國科學院海洋研究所劉保忠研究團隊的最新研究成果爲解答這個問題提供了重要的參考。他們的研究表明,Hox基因很可能是這種身體模式多樣化的重要推動力量。這項工作目前發表在學術期刊PNAS

  對於生物學專業的學生來說,Hox基因是耳熟能詳的。它們是一組基因,沿身體從前到後依次表達,調控了不同部位器官的發育。研究人員可以通過突變Hox讓腿出現在果蠅頭部,或者本來長平衡棒的位置長出一對額外的翅膀。

  然而,與果蠅等動物不同,研究人員發現貝類的Hox基因並不遵守經典的沿身體前後順序表達的規律。它們的表達很難找出一個明顯的規律。有觀點認爲,貝類的Hox基因已經在不同種類裏各自有了新的功能。這種說法有一定的道理,但是細思下來也有問題。Hox基因畢竟是動物發育的基本工具,即使貝類身體結構演化得十分多樣,它們的早期發育其實還是很相似的(多數貝類都有稱之爲擔輪幼蟲的幼蟲階段)。很難想象,像Hox這種調控動物發育的基本基因,在不同貝類裏已經演化出完全不同的功能——還不影響它們的早期發育過程。

  通過比較大量的數據,中科院海洋所的研究人員發現,不同貝類的Hox基因表達看似差異極大,實則隱含着深層次的共有規律。無論在哪個時期,Hox基因的表達總是可以分作兩個部分,分別與背部的貝殼和腹部的足相關聯。背部表達與每個類羣獨特的貝殼樣式相關,如圓形貝殼即有圓環狀的表達,多片殼則有重複條紋狀的表達;腹部表達則在特定發育階段呈現保守的共線性模式,然後也開始變得不一樣,最後集中表達在足部。

  基於這一結論,可以發現,Hox基因的表達實際與貝類最顯眼的兩個器官相關:貝殼和足。這種相關有何意義?研究人員帶着這個問題再去審視不同的貝類,一個事實變得顯而易見:不同類羣的貝類最明顯的差別就是貝殼和足。

  基於此,一個在過去近6億年間持續上演的故事呈現在研究者腦海中:因爲某種未知的機制,軟體動物祖先背部和腹部的Hox表達變得分離。Hox調控發育的強大能力,賦予了背部和腹部器官(主要是貝殼和足)演化出各種形態的潛力。在漫長的演化過程中,能夠適應特定環境的形態被選擇下來。上文中舉了一些貝殼的例子,其實足也一樣,如腹足綱、單板綱和多板綱的足一般是吸盤狀,雙殼綱的足一般演化爲適合挖掘泥沙的斧頭狀(雙殼綱也稱斧足綱),掘足綱足爲圓柱狀,頭足綱的足最爲特別,演化爲多條腕(章魚八條,魷魚十條,鸚鵡螺數百條)。不同特化類型的貝殼和足互相組合,共同形成了極端多樣化的貝類身體結構。

Bookmark and Share
|
關閉
列印