脊椎动物和无脊椎动物的眼睛同一起源?

作者:梦飞    文章来源:新浪科技    点击数:    更新时间:2004-11-4

  德国科学家最新研究发现,一种称为沙蚕的海生物有着与人眼感光细胞相类似的细胞,这为脊椎动物和无脊椎动物二者的眼睛有着共同起源的理论提供了有力的依据。

  虽然脊椎动物和无脊椎动物都用视蛋白来感光,然而它们的序列大不相同。有些科学家认为眼睛是单次起源的,也有些认为眼睛在脊椎动物和无脊椎动物中至少各自起源一次。来自德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家在一次进化学研究中解决了这一问题,揭示出了人眼的进化起源,该研究成果发表在上周出版的《科学》杂志上。

  实验室研究学者得列-艾仁特和琼臣-维特布罗特发现我们眼睛的视杆和视锥(rods and cones)感光细胞有着让人意想不到的进化过程,它们是从最初位于人脑内的一部分远古的感光细胞进化而来的。人类远古祖先的大脑里有两种感光细胞,分别是弹状细胞(rhabdomeric)和睫状细胞(ciliary)。在大多数动物中,弹状细胞是其眼睛的组成部分,而睫状细胞则保留在大脑里。然而人眼的进化过程是相当奇特的,正是这些睫状细胞最终进化成视网膜上的视杆和视锥感光细胞。“人类的眼睛细胞起源于大脑这并不令人惊讶,至今在我们的大脑里仍然存在一些感光细胞,用以觉察光线以及影响我们每天的行为节奏”,维特布罗特解释说,“人类的眼睛起源于大脑内的感光细胞这是十分有可能的,在之后的进化过程中,这些大脑感光细胞形成眼睛,并获得了视觉能力。”

  EMBL研究学者研究了一种生存了6亿年几乎没什么形体变化的“活化石” 海生蠕虫――沙蚕(Platynereis dumerilii)。艾仁特研究分析了一些沙蚕的脑部图片,“当我看到这些图,我发现这种蠕虫脑部一些细胞的形状与人眼中的视杆和视锥细胞相似,我当时马上出现了一个想法:这两种感光细胞可能有着相同的进化来源。”

  为了检验这个假想,艾仁特和维特布罗特利用了时下用于进化生物学研究的分子指纹(molecular fingerprint)技术。研究学者解释,如果不同物种的细胞的分子指纹相吻合的话,那么这些细胞很可能来源于同一个“祖细胞”,即是有着共同的进化来源。

  另一位科学家克里思汀提供了至关重要的证据来支持艾仁特的假设。她鉴定了沙蚕脑细胞的分子指纹,发现蠕虫的视蛋白感光分子明显类似于脊椎动物视杆和视锥中的视蛋白,“显然,这些细胞与脊椎动物的视杆和视锥共享同一个分子指纹,这是二者同一进化起源的铁证,我们终于解决了人类眼睛进化中的一个大谜团。”




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