這種生物全身都是大腦和眼睛，正被端上人類餐桌
本文轉載自公衆號“環球科學”（id：huanqiukexue）
圖片來源：Frédéric Ducarme/wikipedia CC BY-SA 3.0
撰文 ：二七
審校：clefable
封面圖片來源：Unsplash
現在，熄滅手機屏幕，在反光中看看你的臉。如果從正中央畫一條豎線，你的左右兩側幾乎是一樣的，這說明你是一隻“兩側對稱動物”。
你身邊的動物也都一樣：貓貓、狗狗、魚缸裏的魚，甚至是剛剛打死的一隻蟑螂，都是兩側對稱的。這樣的身體範本誕生在大約6億年前，那時，在諸多輻射對稱（參考今天的水母）或壓根不對稱（例如一些海綿）的動物中，最早一批兩側對稱的生物出現了。
然而在自然界，總有一些生物選擇向反方向前進，海膽就是其中之一。
幼年的海膽長得就像一隻外星飛船，擁有六條透明的“手臂”，和一個尖尖的“駕駛艙”。最重要的是，它是標準的兩側對稱生物。然而，一場劇烈的變態發育即將到來：在這個幼體內，一個全新的身體正在慢慢長大，並將最終破體而出，吞掉過去的自己，長成我們熟悉的海膽的樣子。
圖片來源：wikipedia
這時，海膽就變成了一個輻射對稱結構的生物——這樣的發育過程，幾乎打破了動物演化中最根深蒂固的界限。
從輻射對稱到兩側對稱，這個看似簡單的轉變，其實是一場演化上的飛躍。可以想象，只有在兩側對稱的情況下，我們在說“前面”“後面”“左邊”“右邊”時纔有了意義。對於動物來說，明確的方向就意味着更主動的運動能力，也意味着更大的生存機會。
更重要的是，兩側對稱還讓我們擁有了“上面”和“下面”。有理論認爲，兩側對稱開啓了“頭”的形成——我們的神經逐漸集中在前進，或者說上面的方向位，最終它們集成了一個緊密的結構，負責我們最重要的感知和思維繫統——這就是我們的頭腦。
因此，這也讓輻射對稱的海膽看起來就不像有腦子的樣子。
全身都是腦
早在上世紀90年代，解剖生物學家就認爲，海膽是一種沒有腦子的生物。切開海膽的硬殼後，在它底部的嘴的周圍，是一圈非常簡陋的中央神經環，這個環上分出五條主要的神經索，像自行車輻條一樣，延伸到身體各處——這就是肉眼能夠看到的海膽的全部神經結構。
這個結構太簡單了，看起來完全不像一個複雜的處理中心，因此當時的科學家得出了一個合乎邏輯的推論：海膽沒有大腦。這個簡單的神經環和神經索網絡，可能只負責一些最簡單的信號傳輸，從而達到協調運動反射的目的。比如受到觸碰時收縮管足、傾斜棘刺等。
然而，最近一項發表於《科學·進展》（Science Advances）的研究發現，海膽可能並不像我們想的那樣沒有腦子——它們全身都是腦子！
分子標記與染色技術幫助研究人員識別了基因在身體各部位的表達情況丨原論文
消失的身體
相比簡單的解剖，這項研究決定直接觀察海膽在成年的過程中，基因是如何工作的。來自意大利那不勒斯安東·多恩動物研究所的海洋生物學家帶領團隊，詳細分析了剛完成變態發育的擬球海膽（Paracentrotus lividus）細胞中激活的基因。通過這種方式，研究者不僅能夠準確識別這是一個神經細胞、皮膚細胞還是肌肉細胞，還能推斷出它的具體功能。
研究團隊發現，海膽的神經元遠不止集中在那個簡單的神經環中。事實上，海膽體內最豐富的細胞就是神經元。這些神經元分佈在海膽全身，多達數百種，而且同時表達着棘皮動物特有的“頭部”基因，以及在脊椎動物中樞神經系統中普遍存在的基因。這說明，海膽不僅全身都是神經，而且這些神經構成了一個類似大腦的整合系統。
而那些與軀幹相關的基因，就只侷限在海膽的消化道、水管系統等內部結構和器官中。換句話說，海膽其實並沒有真正的軀體，它的結構是一個頭，加上了一些必要的器官。
圖片來源：Periklis Paganos
海膽的神經元還展現出多樣化的分子特徵表達，其中的許多神經遞質你或許也很熟悉：多巴胺、血清素、乙酰膽鹼等等。這也印證了“海膽的神經系統非常精密”，研究者在論文中寫道，“已經遠超簡單的神經元和神經節相互連接形成的網絡。”
海膽雖然沒有眼睛，卻也能對光線做出反應。這要歸功於它體內能夠感受光線的細胞。研究者發現，擬球海膽具有15種獨特的光感受器類型，而且全身都分佈着對光敏感的細胞，整體結構甚至可以媲美人類的視網膜。
如果用人做比喻，可能海膽就是一個長滿了眼睛，而且所有眼睛都長在大腦上，沒有軀體，只有最中央存在一套消化系統的詭異模樣。
演化特例
海膽的發現並非孤例。在演化樹上，棘皮動物處於一個極爲特殊的位置，它們與我們的親緣關係，甚至比昆蟲和章魚等看似“聰明”的無脊椎動物更近。然而，它們卻選擇了一條截然不同的演化道路。近年來，我們幾乎在重新認識整個棘皮動物門。
2023年，《自然》（Nature）發表的一項類似研究回答了關於另一個棘皮動物門的著名問題：海星的頭究竟在哪。
研究團隊將海星切成薄片，從三個不同的方向檢測了基因表達的差異，最終確定海星的頭也是全身分佈的。具體來說，海星的頭分別位於身體的中心，以及每條“手臂”的中心。而與軀幹有關的基因，只出現在海星“手臂”非常邊緣的位置。
圖片來源：Laurent Formery/Evident Image of the Year Award
就像海膽一樣，與其說是海星沒有頭，不如說它們是沒有了身體，只剩下了一個頭在海底爬行。
“我們的研究結果表明，沒有傳統中樞神經系統的動物仍能發展出類似大腦的組織結構，”這項發表於《科學·進展》的研究的第一作者、柏林自然博物館的Jack Ullrich-Lüter表示，“這從根本上改變了我們對複雜神經系統演化的認知。”
雖然但是，我們喫的是海膽的性腺——大概可以不算腦子的一部分吧。
參考文獻
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx7753-3
[2]https://www.museumfuernaturkunde.berlin/en/museum/media/press/researchers-discover-all-body-brain-sea-urchins
[3]https://www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2
[4]https://www.popularmechanics.com/science/animals/a69443677/all-brain-creature/
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