具有发育中的雌匍匐茎的一种成熟的日本花。资料来源:Nakamura et al . 2024
有了自己的眼睛、触角和游动的鬃毛，海蠕虫的身体后部会分离出来产卵。科学家首次揭示了它的发育机制。
由东京大学的Toru Miura教授领导的一个研究小组，展示了日本绿线虫(Megasyllis nipponica)发育基因的表达是如何帮助它们形成游动生殖单位——匍匐茎的。
匍匐化的独特机制
生活总能找到给我们惊喜的方法。一些环节动物蠕虫或分节蠕虫的独特生殖机制的存在就是这样一个惊喜。在一个被称为匍匐化的过程中，线虫的带有性腺的后体部分从原来的身体上脱离。分离的部分称为匍匐茎，它充满了配子(卵子或精子)。匍匐鱼自己游来游去，遇到异性就产卵。自主游泳不仅可以保护原始身体免受环境危险，还可以帮助其配子传播到更远的距离。
在其后端有匍匐茎的一种游动的日本花资料来源:Nakamura et al . 2024
研究匍匐茎的头部形成
为了自主游泳，匍匐鱼长出了自己的眼睛、触角和游泳鬃毛，同时还附着在原来的身体上。但是匍匐茎头是如何在原始身体的中间形成的呢?
围绕着匍匐茎头部在原始身体内发育的谜团一直困扰着科学家们。三浦教授对动物生命周期中发育系统的进化转变有着浓厚的兴趣，他的研究最终使这一有趣的现象变得清晰起来。仔细的组织学和形态学观察表明，匍匐茎的形成始于后端性腺的成熟。然后在匍匐茎的前部形成一个头。感觉器官，如眼睛和触角，以及游泳鬃毛很快形成。在匍匐茎分离之前，它会发育神经和“大脑”来独立感知和行动。
上面的插图显示了基于形态特征的分期。较低的条带显示了身体前部(蓝色)和后部(橙色)基因表达上调的转变。资料来源:Nakamura et al . 2024
基因的前女友斯托隆开发公司的压力
为了了解匍匐茎头的发育，Miura和他的团队研究了性成熟蠕虫的发育基因表达模式。一组众所周知的头部形成基因定义了各种动物的头部区域。Miura和他的团队发现，这些基因在匍匐茎的头部区域表达得更多。通常情况下，头部形成基因在身体中部的表达并不多。但在三甲的性腺发育过程中，头部形成基因在原体后端中部高度表达。“这显示了正常的发育过程如何被修改，以适应具有独特生殖方式的动物的生活史，”三浦解释说。
Hox基因的作用
Hox基因决定了蝗体的身体分割。Miura和他的团队认为，这些基因在前后轴上的表达方式会有所不同。“有趣的是，在这个过程中，决定身体部位身份的Hox基因的表达是恒定的，”三浦说。因此，匍匐茎缺乏分化的消化道，有重复的统一的体节(除了头和尾)。“这表明只有头部受到身体后部的诱导来控制繁殖行为。”
有限公司结论及未来研究
这项研究不仅首次揭示了匍匐茎的发育机制，而且还引发了对这种奇特繁殖方式的复杂性的进一步研究。“我们想要弄清楚性别决定机制和睾丸生殖周期背后的内分泌调节，”三浦总结道。
参考文献:《日本绿水蛭，Megasyllis nipponica(环节动物，水蛭科)匍匐茎化的形态学、组织学和基因表达分析》，科学报告，2024年11月22日。DOI: 10.1038/s41598-023-46358-8SHARE TWEET REDDIT电子邮件共享
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