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肠道的进化起源
作者:   来源:中国生物技术网   发布者:尹海华   日期:2017-09-18   今日/总浏览:4/624

消化系统、皮肤、肌肉组织是如何进化的呢?这个问题困扰了科学家一个多世纪。维也纳大学的研究人员对海葵(一种非常古老的动物)胚胎发育的研究结果质疑了150年前提出的形成所有器官和组织的胚层具有同源性的假说。


该假说认为,身体中所有的器官和组织都来源于三个胚层之一,这些胚层在胚胎形成早期出现。这个胚层假说认为,皮肤和神经系统来源于外胚层,消化系统和其他内脏来源于内胚层,比如胰腺,而肌肉和生殖腺来源于中胚层。在早期,研究人员指出,不同动物的胚层数量存在差异。

大部分的动物,包括人类、昆虫和蠕虫,都是由这三个胚层发育而来,而刺胞动物(珊瑚、海葵或水母)缺少中胚层,只有两个细胞层。中胚层的出现被认为是高等动物进化的关键。然而,目前为止,关于中胚层是如何进化的仍然存在争论,也不清楚刺胞动物的两个胚层与其他动物的三个胚层之间的关系如何。维也纳大学分子进化和发育学院的UlrichTechnau发表了一项新研究,该研究提出了关于胚层进化的新观点。

从进化的角度来看,形成消化系统的内胚层被认为在刺胞动物和其他动物之间存在进化相关性。Technau和同事们对这一假说进行了验证,他们对海葵肠道和胰腺的消化酶生成细胞的胚胎起源和典型的发育调控基因进行了追踪。研究人员发现,在海葵体内,生成消化酶和胰岛素的腺体细胞并非来自于内胚层,而是来自于外胚层。挪威卑尔根大学的PatrickSteinmetz说:“当我发现海葵的内胚层衍生物中并没有消化腺细胞时我感到非常困惑。这与生物学课本上讲的不一样。”

UlrichTechnau补充说:“研究结果完全颠覆了我对胚层起源的看法。这意味着,海葵和脊椎动物的内胚层虽然名字相同,但是从进化角度来看并没有相关性。如果海葵的外胚层对应脊椎动物的肠道和胰腺,那么海葵的内胚层对应脊椎动物的哪部分呢?”Steinmetz 和Technau对这一问题进行了进一步的探究,他们发现刺胞动物内胚层和脊椎动物的中胚层存在很强的相似性:二者都有大量相同的调控基因,都能够生成相似的细胞类型,比如肌肉和性腺细胞。因此,海葵的内胚层与脊椎动物的中胚层存在明确的相关性,但是并不像具有三个胚层的动物那样存在于中间的位置。存在于消化系统和皮肤之间的组织定位是导致进化出三胚层动物的关键事件。

Steinmetz总结说:“现在大部分的动物都是三胚层的,通过该研究我们对进化过程的关键事件有了更进一步的理解。”


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