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海星之“奇葩”身体结构：整个身体只有头

2023.11.02

11月1日发表于《自然》的一项研究，揭示了海星神奇的身体结构秘密。

海星的外形就像一个“五角星”，科学家们一直试图找出它的头部在哪里。斯坦福大学Laurent Formery等人得出惊人结论：海星的整个身体其实就是它的“头”。这个发现不仅解开了长期存在的谜团，还有助于理解地球上动物形态的巨大多样性是如何进化而来的。

荧光染色的海星幼体

海星又称星鱼，是棘皮动物的一种。棘皮动物还包括海胆和海参，长期以来，它们奇特的身体结构一直困扰着生物学家。大多数动物包括人类都有明显的头尾两端，身体中间有一条对称线，将身体分成镜像的两半。具有这种两侧对称性的动物被称为两栖动物。

而棘皮动物有五条对称线，从一个中心点向四周辐射，没有明显的头部或尾部。然而，它与两栖动物关系密切，是由两栖动物的祖先进化而来的；甚至它的幼虫也是两侧对称的，后来在蜕变成成虫时，它们的身体发生了根本性的重组。

棘皮动物的特殊性使科学家很难找到并比较它们与两栖动物的等效身体部位，从而弄清棘皮动物是如何进化的。Formery说：“形态学几乎无法告诉你任何东西。”

因此，Formery等人决定研究一组已知的基因，这些基因指导着所有两栖动物从头到尾的组织结构，它们在发育中的胚胎外层条纹中开启或表达，每个条纹中表达的基因决定了它将成为头尾轴上的哪一点。

研究人员的想法是，看看基因表达模式能否揭示隐藏在棘皮动物中的“分子解剖学”。研究小组组长Chris Lowe说：“这组特殊的基因非常适合探索动物多样性的最极端形式，棘皮动物代表了一种真正极端的情况。”

研究人员发现，通常在两栖动物躯干中表达的基因在海星外层却没有表达，Formery说，这表明海星抛弃了自己的躯干，腾出外层向新的方向进化。

加拿大维多利亚大学的Thurston Lacalli没有参与这项研究，他说：“研究结果表明，棘皮动物的身体基本上就是一个用嘴唇在海底行走的头。”两栖动物可能会保留躯干，以便躲避掠食；而棘皮动物蜷缩起来，给自己穿上盔甲，所以它们不需要躯干。