【{$randkws}】长期以来人们一直认为海星没有头，但海星可能只是 - {$web_name} 察觉事实更接近于绝对相反

海星不寻常的五轴对称持久以来困扰着我们对动物进化的理解。鸣谢:uux.cn/陈·扎克伯格生物中心
（神秘的地球uux.cn）据陈·扎克伯格：几个世纪以来，博物学家一直困惑于海星的头部是由什么构成的，海星通常被称为“海星”当你看一条虫子或一条鱼时，很清楚哪一端是财经资讯专题头，哪一端是尾。但是由于它们有五个一样的手臂——其中任何一个都可以率先合作海星穿过海底——任何人都无法猜测如何从背部确定有机体的前端。这种不寻常的身体结构让许多人觉得海星或许根本没有头。
但如今，由旧金山探究人员陈·扎克伯格生物中心领导的斯坦福大学和加州大学伯克利分校的评测室发表了一项探究，察觉事实更接近于绝对相反。简而言之，尽管探究小组在幼年海星的差不多所有地方都测试到了与头部发育有关的基因签名，但编码动物躯干和尾部的基因表达却基础缺失。
探究人员运用各类高技术分子和基因组技术来知晓各异基因在海星发育和生长过程中的回顾何炅动态表达位置。南安普敦的一个团队使用微CT扫描过去所未有的详情知晓了动物的形状和结构。
在另一个令人惊讶的察觉中，通常与头部最前面若干有关的分子通讯被定位在每个海星臂的中间，这些通讯朝着臂的边缘逐步变得越来越靠后。
发表在11月1日《自然》杂志上的这项探究表明，海星远非无头，而是在进化过程中失去了身体，变成了仅有的头。
“这就好像海星完全失去了一个躯干，最好刻画为只是一个沿着海底爬行的头，”博士后学者兼新探究的第一作者洛朗·福尔米说。"这根本不是科学家们对这些动物的假设。"
这项探究的三位共同资深作者中的两位，斯坦福大学的海洋和发育生物学家克里斯托弗·洛和加州大学伯克利分校的动物物种分子进化专家丹尼尔·洛克萨尔，已然兴办了十年。沈阳网友热议粉丝应援
星形拼图
差不多所有的动物，含有人类，都是左右对称的，这意味着它们可以沿着从头部到尾部的单一轴线分成镜像的两半。1995年，诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家，他们运用果蝇证明了大多数动物的头至尾的双侧身体结构是由一系列分子开关的作用形成的，这些分子开关由基因编码，在特定的头部和躯干区域表达。
探究人员已然证实，绝大多数动物物种都有一样的遗传程序，含有人类和鱼类等脊椎动物，以及昆虫和蠕虫等许多无脊椎动物。
但是海星的身体结构一直困扰着科学家对动物进化的理解。成年海星——以及有关的写给恋人的话：孤独时刻棘皮动物，如海胆和海参——没有显示出两侧对称，而是有五重对称轴，没有清晰的头部或尾部。没有人能够确定基因编程是如何驱动这种不寻常的五重对称的。
一些科学家提出，在海星中，头尾轴或许从动物的装甲背部延伸到腹部，腹部覆盖着所谓的管足。其他人觉得，海星的五条手臂中的每一条都对应着一条传统的头尾轴。
但是，最后证实这些假设的奋斗面临着考验，这首要是由于首要在老鼠和苍蝇等少数模式生物中开发的测试基因表达的方法，在年轻的海星组织中并不适用。多年来，Lowe和他的同仁一直渴望经由绘制发育中的海星的遗传促销图，将遗传信息使用于这个难题。但是，假如没有经过几十年的探究为典型的模式生物开发的繁琐的遗传工具包，这样一个完整的确认是令生命畏的。
改变游戏规则的技术
Lowe在Biohub调研人员的一次定期旧金山会议上遇到了这个难题的解决计划，另一名探究人员提议他联系PacBio，这是一家位于硅谷的企业，生产基因组测序设备。在过去的五年里，PacBio一直在完善一项技术，运用邮票大小的处理器对众多遗传物质开展测序，处理器上挤满了数百万个单独的化学反应器，每个反应器都被开启，以另外读取内部捕获的长段DNA。
与传统测序各异，传统测序需要将遗传物质切成小块以确保精确性，PacBio的方法称为HiFi测序，可以从完整的基因大小的DNA链中提取高度精确的资料，使这一过程更快、更便宜。这正是Lowe和他的团队从头着手兴办探究海星基因的过程所需要的。
“这种需要几个月才能达成的测序如今可以在几个小时内达成，比五年前便宜几百倍，”大卫·兰克说，他也是这项新探究的共同高级作者，也是前PacBio科学探究员。“这些进展意味着我们可以从一种通常不在评测室探究的有机体中基础上从头着手，并开展详尽的探究，这在10年前是不或许的。”
这项技术使探究人员能够对海星的基因组开展测序，并使用一种称为空间转录组学的方法，经由这种方法，他们可以确定哪些海星基因在生物体内的精确位置是活跃的。以便寻找表明头尾轴的模式，探究人员检查了身体三个各异方向的基因表达差异:从海星的中心到它的臂尖，从它的顶部到它的下腹部，以及从它的臂的一侧边缘到另一侧。
然后，以便更近距离地观察某些核心基因是如何表现的，他们用荧光染料逐一标记它们，以兴办它们在海星体内分布的详尽地图。
探究人员察觉，海星身体平面结构的两个突出假设都不正确。相反，他们察觉人类和其他双侧对称动物前脑的基因表达位于海星手臂的中线，而人类中脑的基因表达则位于手臂的外缘。
尽管标记人类和其他双边动物头部各异区域的基因在海星中表达，但只有一种通常与动物躯干有关的基因在海星手臂的边缘表达。
“这些结局表明，棘皮动物，尤其是海星，拥有我们今日所知的头部和躯干区域分离的最引人注目的例子，”Formery说，并补充说，化石记录中保存的一些长相怪异的海星祖先似乎的确有一个躯干。“这只是开启了我们如今可以着手探索的众多新难题。”

经由用荧光标记染色遗传物质，探究人员可以检查核心基因在海星体内的表现。信用:uux.cn/洛朗·福里
通往新察觉的大门
该团队期盼下一步解决的难题含有，在海星中目睹的基因模式是否也在海胆和海参中呈现。就他而言，Formery也想探究海星可以教给我们什么有关神经操控系统的进化，他说，没有人完全知晓棘皮动物。
探究人员说，更多地知晓海星及其亲属不只有助于解开动物进化的核心谜团，还或许激发医学革新。海星经由数千个管状脚移动水来行走，并经由将胃挤出体外来消化猎物。有理由觉得，这些不寻常的生物也进化出了完全意想不到的维持养生的策略——假如我们花时间去理解它们，可以扩展我们对抗人类疾病的方法。
“在探究频率较低的生物中岗位肯定更难，”Rokhsar说。“但假如我们抓住机遇探索以各异寻常的方式管理的各异寻常的动物，这意味着我们正拓宽我们的生物学视角，这最后将合作我们解决生态和生物医学难题。”