在沿海泥浆和浅泻湖深处，一种微小的、没有大脑的海葵正在悄悄地使用与帮助人类胚胎决定背部和腹部位置相同的分子策略。
维也纳大学的一项新研究表明，星状海葵（Nematostella vectensis）利用一种长期以来与人类、昆虫和蠕虫等两侧对称动物相关的信号系统来构建其身体。
这项研究表明，这种人体结构蓝图至少可以追溯到大约6亿年前。
两种截然不同的动物，却又并非那么不同。
生物学家通常将复杂的动物分为两大类。一类是两侧对称动物，它们有左右之分，并且有明显的头尾方向。另一类是刺胞动物，例如水母、珊瑚和海葵，它们通常被描述为辐射对称。
人类无疑属于第一类，而没有大脑、身体呈管状的海葵则属于第二类。然而，当研究人员观察某些海葵的基因活动时，发现其在发育过程中，甚至在成体解剖结构中，都呈现出一种微妙的双侧模式。
这自然引出了一个问题：这些相似之处究竟有多深？
化学梯度如何排列物体
这项新研究聚焦于骨形态发生蛋白（通常简称为BMP）及其伴侣分子——脊索蛋白。在脊椎动物胚胎中，BMP信号会在正在发育的身体中形成由低到高的浓度梯度。
细胞会感知自身在浓度梯度中的位置，并选择未来的角色。BMP活性极弱的区域会发育成中枢神经系统，中等水平的区域有助于肾脏的形成，而高水平的区域则会形成腹部皮肤等组织。
从实际意义上讲，这种化学斜率告诉胚胎哪一面是背面，哪一面是腹部。
在许多两侧对称动物中，脊索蛋白的功能不仅限于阻断BMP信号。它还能捕获BMP分子，将其携带穿过胚胎并释放到其他地方，这一过程被称为BMP穿梭。
这种穿梭运动会形成一个急剧而稳定的梯度，持续时间足够长，足以形成整个轴线的图案。
海胆、苍蝇和青蛙都使用某种形式的这种技巧，这使得它成为从非常早期的动物祖先那里继承下来的古老机制的主要嫌疑对象。
测试海葵隐藏的对称性
为了了解海葵是否也采用这种策略，研究团队对海葵（Nematostella vectensis）的胚胎进行了研究。
首先，他们关闭了脊索蛋白基因。没有了脊索蛋白，BMP信号通路消失了，发育中的海葵无法建立第二体轴，这表明整个系统已经崩溃。
随后，研究人员重新引入了脊索蛋白，但采用了两种工程改造版本。其中一种被固定在细胞膜上。
另一种蛋白可以在胚胎内自由移动。只有这种可移动的蛋白才能在胚胎的另一侧恢复强烈的BMP活性并挽救轴的形成，这清楚地表明，Chordin蛋白在该物种中必须发挥穿梭蛋白的作用。
一种具有现代意义的古老机制
在海葵和远亲两侧对称动物类群中发现相同的穿梭系统，强烈暗示该系统出现于这些谱系分化之前，大约在6亿至7亿年前。正如第一作者大卫·莫尔斯多夫所说，这两个类群都依赖穿梭这一事实表明“这种机制极其古老”。
资深作者 Grigory Genikhovich 指出，如果刺胞动物和两侧对称动物的最后一个共同祖先已经具有两侧对称的身体，“它很可能在构建其背腹轴时使用脊索蛋白来运输 BMP”。
与此同时，研究人员强调，生物学很少能给出完全清晰的解释。一些现代两侧对称动物利用不同的工具来构建身体图案，因此不能完全排除少数谱系中对称性独立演化的可能性。
这对当今海洋为何至关重要
对于环境科学而言，这项研究提醒我们，那些外表不起眼的沿海生物承载着地球进化记忆中不成比例的重要部分。海葵（Nematostella vectensis）生活在咸淡水交汇的盐沼和泻湖中，通常栖息在狭窄的沟渠或浅水河口，这些地方很容易被忽视，也很容易遭到破坏。
由于这种海葵生命力顽强，易于在实验室饲养，因此它已成为了解海洋无脊椎动物如何应对热浪、低氧和污染，以及它们的基因组如何与不断变化的环境相互作用的关键模型。
归根结底，如果像这样的栖息地因沿海开发或不受控制的气候变暖而消失，我们失去的不仅仅是另一种小型无脊椎动物，我们还抹去了那些仍然保存着动物生命起源之初就已存在的进化法则的活生生的档案。
下次当你看到一张纤细、半透明的海葵照片时，或许值得记住，塑造它身体的基本逻辑也同样有助于塑造我们的身体。
在沿海泥浆和浅泻湖深处，一种微小的、没有大脑的海葵正在悄悄地使用与帮助人类胚胎决定背部和腹部位置相同的分子策略。
维也纳大学的一项新研究表明，星状海葵（Nematostella vectensis）利用一种长期以来与人类、昆虫和蠕虫等两侧对称动物相关的信号系统来构建其身体。
这项研究表明，这种人体结构蓝图至少可以追溯到大约6亿年前。
两种截然不同的动物，却又并非那么不同。
生物学家通常将复杂的动物分为两大类。一类是两侧对称动物，它们有左右之分，并且有明显的头尾方向。另一类是刺胞动物，例如水母、珊瑚和海葵，它们通常被描述为辐射对称。
人类无疑属于第一类，而没有大脑、身体呈管状的海葵则属于第二类。然而，当研究人员观察某些海葵的基因活动时，发现其在发育过程中，甚至在成体解剖结构中，都呈现出一种微妙的双侧模式。
这自然引出了一个问题：这些相似之处究竟有多深？
化学梯度如何排列物体
这项新研究聚焦于骨形态发生蛋白（通常简称为BMP）及其伴侣分子——脊索蛋白。在脊椎动物胚胎中，BMP信号会在正在发育的身体中形成由低到高的浓度梯度。
细胞会感知自身在浓度梯度中的位置，并选择未来的角色。BMP活性极弱的区域会发育成中枢神经系统，中等水平的区域有助于肾脏的形成，而高水平的区域则会形成腹部皮肤等组织。
从实际意义上讲，这种化学斜率告诉胚胎哪一面是背面，哪一面是腹部。
在许多两侧对称动物中，脊索蛋白的功能不仅限于阻断BMP信号。它还能捕获BMP分子，将其携带穿过胚胎并释放到其他地方，这一过程被称为BMP穿梭。
这种穿梭运动会形成一个急剧而稳定的梯度，持续时间足够长，足以形成整个轴线的图案。
海胆、苍蝇和青蛙都使用某种形式的这种技巧，这使得它成为从非常早期的动物祖先那里继承下来的古老机制的主要嫌疑对象。
测试海葵隐藏的对称性
为了了解海葵是否也采用这种策略，研究团队对海葵（Nematostella vectensis）的胚胎进行了研究。
首先，他们关闭了脊索蛋白基因。没有了脊索蛋白，BMP信号通路消失了，发育中的海葵无法建立第二体轴，这表明整个系统已经崩溃。
随后，研究人员重新引入了脊索蛋白，但采用了两种工程改造版本。其中一种被固定在细胞膜上。
另一种蛋白可以在胚胎内自由移动。只有这种可移动的蛋白才能在胚胎的另一侧恢复强烈的BMP活性并挽救轴的形成，这清楚地表明，Chordin蛋白在该物种中必须发挥穿梭蛋白的作用。
一种具有现代意义的古老机制
在海葵和远亲两侧对称动物类群中发现相同的穿梭系统，强烈暗示该系统出现于这些谱系分化之前，大约在6亿至7亿年前。正如第一作者大卫·莫尔斯多夫所说，这两个类群都依赖穿梭这一事实表明“这种机制极其古老”。
资深作者 Grigory Genikhovich 指出，如果刺胞动物和两侧对称动物的最后一个共同祖先已经具有两侧对称的身体，“它很可能在构建其背腹轴时使用脊索蛋白来运输 BMP”。
与此同时，研究人员强调，生物学很少能给出完全清晰的解释。一些现代两侧对称动物利用不同的工具来构建身体图案，因此不能完全排除少数谱系中对称性独立演化的可能性。
这对当今海洋为何至关重要
对于环境科学而言，这项研究提醒我们，那些外表不起眼的沿海生物承载着地球进化记忆中不成比例的重要部分。海葵（Nematostella vectensis）生活在咸淡水交汇的盐沼和泻湖中，通常栖息在狭窄的沟渠或浅水河口，这些地方很容易被忽视，也很容易遭到破坏。
由于这种海葵生命力顽强，易于在实验室饲养，因此它已成为了解海洋无脊椎动物如何应对热浪、低氧和污染，以及它们的基因组如何与不断变化的环境相互作用的关键模型。
归根结底，如果像这样的栖息地因沿海开发或不受控制的气候变暖而消失，我们失去的不仅仅是另一种小型无脊椎动物，我们还抹去了那些仍然保存着动物生命起源之初就已存在的进化法则的活生生的档案。
下次当你看到一张纤细、半透明的海葵照片时，或许值得记住，塑造它身体的基本逻辑也同样有助于塑造我们的身体。
