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動物的進化是從掠食性生活方式開始的嗎﹖
最初的動物是捕食者還是像今天海洋裡的海綿一樣的濾食性動物﹖和造礁珊瑚一樣﹐與藻類的共生又扮演了什麼角色﹖
海德堡大學托馬斯·W·霍爾斯坦教授領導的研究小組對海葵的發展進行了驚人的研究﹐結果表明﹐捕食的生活方式塑造了海葵的進化﹐並對其神經系統的起源產生了重大影響。研究人員能夠證明﹐小海葵的幼年階段(幼蟲)積極地以活著的獵物為食﹐而不依賴於藻類。為了捕獲獵物﹐海葵幼蟲使用專門的刺細胞和一個簡單的神經網絡。在多細胞生物的早期胚胎發育中﹐原腸胚形成起著關鍵作用。在最簡單的形式中﹐原腸胚從一個中空的細胞球體發育而來﹐形成一個有腸和嘴的幼蟲階段﹔想像一下把一個球從一邊往裡推。所有的動物都要經歷這個原腸階段﹐這個階段也可能存在於動物進化的開始﹐」海德堡大學生物研究中心(COS)的發展和進化生物學家霍爾斯坦教授解釋說。
研究團隊成功地證明了在原腸期晚期﹐玻璃海葵的幼蟲用它們的刺細胞捕獲合適大小的獵物﹐用嘴吞下它們﹐並在它們的原始腸道中消化它們。海葵是研究珊瑚和其他刺胞動物內共生的一個模型系統。「珊瑚生活在營養貧乏的水域﹐作為幼蟲或年輕的珊瑚蟲﹐吸收共生藻類細胞。
然而﹐在玻璃海葵中﹐這個過程對成蟲很重要﹐但不會導致幼蟲的生長和定居﹐這表明營養是結束生命週期的關鍵步驟﹐」研究人員說。對營養條件的實驗室研究表明﹐對於微小的玻璃海葵幼蟲來說﹐食物必須足夠小並且是活的。天河橈足類的白蝦(Nauplius)幼體﹐小50至80微米﹐與玻璃海葵幼體大小相似﹐是理想的食物。
幼蟲的大小持續快速增長﹐隨後在基質上定居﹐蛻變為初級珊瑚蟲。研究人員解釋說﹕「通過這種方式﹐我們第一次能夠培育成熟的息肉及其後代。」來自維也納大學(奧地利)的科研人員強調說﹕「通過關閉玻璃海葵的生命週期﹐最終有可能對這種關鍵的內共生模式生物進行功能研究所需的必要分子遺傳實驗。」來自慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學(Ludwig Maximilian University)的安妮卡·古斯(Annika Guse)教授博士也是該研究的合著者﹐她認為這種實驗方法是該模型系統工作的一個突破。
正如霍爾斯坦教授所強調的那樣獲得的數據描繪了一幅新的畫面﹐即捕食生活方式是刺蟲原腸動物的主要特徵。進化理論家恩斯特·海克爾(Ernst Haeckel, 1834~1919)首先提出了「原腸假說」。但海克爾假設的原腸菌是一種過濾粒子的生命形式﹐就像海綿一樣。相比之下﹐玻璃海葵和其他刺胞動物的掠食性原腸動物擁有專門用於捕獲獵物的刺細胞。」海德堡的生物學家補充說﹐類似原腸原體的掠食性生活方式具有排出毒素的擠出細胞器﹐同樣存在於單細胞生物和簡單蠕蟲中﹐可能是多細胞生物早期進化和複雜、有組織的神經系統發展的關鍵驅動力。
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