肌肉的起源之谜

水母的肌肉(红)与核质(蓝)

许多动物的一个显著特征就是能够利用肌肉组织进行快速的移动,动物通过移动能够实现逃跑、捕猎、长距离迁移和征服新领地等。因此,动物肌肉的进化是一个重要的过程。肌肉的结构及作用(尤其是脊椎动物)已经被研究得十分透彻,但平滑肌肉与条纹肌肉的进化来源却仍然是一个谜。来自德国、法国和澳大利亚的研究者Patrick Steinmetz, Johanna Kraus和Ulrich Technau等共同进行了基因组及基因表达的对比研究,他们发现在一些古老动物(如海葵、水母和海绵等)体内存在肌肉的原始起源。

系统发生对比揭示这样一个事实,脊椎动物条纹肌肉中一个极为关键的蛋白质—肌浆马达蛋白("myosin" motor protein)源自于基因复制。Ulrich Technau领导了这一项研究,他说,由于这类特殊的肌浆马达蛋白目前仅在肌肉细胞中发现,因此我们猜测它与肌肉细胞的进化一致,这类肌浆蛋白在单细胞有机体中就已进化出现,比动物的出现要早得多,这令人非常惊讶。在缺乏肌肉的海绵体内中,肌浆马达蛋白扮演着控制水流量的作用。这是慕尼黑大学的Gert Wörheide联合耶拿大学的Michael Nickel和昆士兰大学的Bernard Degnan共同研究海绵所得到的结论。

水母对于理解肌肉进化拥有非常重要的系统发生学地位。水母属于刺胞动物,一类6亿年前就出现的原始生命,它拥有平滑肌肉,由于脊椎动物的平滑肌肉与其极为相似,因此研究者曾猜测各类平滑肌都拥有相同的起源。然而事实上,在水母的平滑肌中也能表达肌浆马达蛋白,只不过它们缺少了能在“高等动物”中发挥更多作用的一些基本成分。这表明尽管“高等动物”与水母拥有相似的平滑肌,它们很可能是独自进化出现的。


(化石网/歆塬 编译)





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