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人类的祖先是什么长什么样
是脊索动物的代表，文昌鱼。脊索动物包括头索动物、尾索动物和脊椎动物。其共同特征是在个体发育过程中或某一时期有弦(支撑身体)、背神经管(神经聚集成束)和节段肌节。脊椎动物(如人类)有更多的椎骨和发达的头部。照片来源:游志凯；照片复制│荀琳'安
人类的祖先是什么长什么样
龙虾有一条神圣的运河。把它倒过来。神经管在上部，肠在下部，很像脊索动物。插图设计│黄晓君和荀琳'安
人类的祖先是什么长什么样
脊索动物和游蛇科都是口后动物。如果胚胎发育的第一个开口变成嘴，它就被称为原生动物。如果第一个开口变成肛门，肠向前接触另一边，开口变成嘴，它被称为口后动物，如海胆、玉竹虫、文昌鱼和人类。资料来源:苏奕譞；照片来源:苏·奕譞和维基百科；图中显示系统已经进行了改革，荀琳安
人类的祖先是什么长什么样
人类青蛙的神经管长度在背部，果蝇在腹侧，正是因为控制腹侧体背轴发育的蛋白质浓度分布不同。资料来源:苏奕譞；照片来源:维基百科，联合国飞溅；插图设计│黄晓君和荀琳'安
人类的祖先是什么长什么样
正常胚胎和添加骨形态发生蛋白的秋水仙科胚胎的比较。以上表明正常玉竹虫的神经系统分布在腹面和背面，以控制纤毛摆动和帮助进食。结果表明:骨形态发生蛋白加入到游蛇科胚胎后，不能形成嘴，神经集中在腹侧表面。这幅画的来源是苏奕譞。图片显示系统已经改革，荀琳安
人类的祖先是什么长什么样
苏奕譞和游志凯是两位研究人员。苏奕譞研究海胆，游志凯研究文昌鱼。这一次，关系密切的玉竹蠕虫揭开了脊索动物腹背倒置的神秘面纱。通常，两个人会带着研究小组阅读书籍，讨论论文和与进化相关的书籍，通过相互鼓动，他们可以一步一步地拼凑线索，提出全新的理论。摄影│荀琳·安·
(神秘的地球uux.cn报告)根据《事物研究》(采访编辑:欧玉田·美术编辑:荀琳安):每个人都知道人类是脊索动物，但你可能不知道:脊索动物在其进化过程中已经发生了转变，但它们是如何转变的却让科学家困惑了100多年。中国科学院细胞与个体生物学研究所副研究员苏奕譞和临海研究站主任游志凯从榆竹昆虫研究中发现线索，并得出结论:在脊索动物祖先进化过程中，原来腹部的嘴已经消失，然后在背部进化出一个新的嘴。因为嘴的位置定义了腹部(和相对的背部)的位置，这导致腹背倒置，并最终进化成脊索动物。这篇精彩的论文发表在2019年6月的《国家科学院院刊》(PNAS)上。遵循已经研究过的东西去学习！
翻转过来的龙虾看起来像脊索动物？
脊索动物是动物界的一个门，包括人类、鸟类、鱼类等。脊索动物有一个重要特征:神经管位于背部，消化系统如肠胃位于腹部。以文昌鱼为例:
其他动物的神经要么分散(如水螅)，要么围绕身体(如海胆)。虾和蚯蚓与脊索动物有着同样对称的身体，神经集中成束，但它们的肠在背部(如虾背部的黑色肠线)，神经管位于腹部，正好与脊索动物相对。
1822年，法国博物学家杰弗里·圣·希莱尔盯着龙虾想:如果你把龙虾翻过来，它不是很像脊索动物吗(上面是神经管，下面是肠)？那么，动物的腹部和背部翻了吗？
不幸的是，在圣埃利时代，人们仍然坚信“创世说”，认为每种动物都是独立出现在地球上的，彼此之间没有关系。像圣埃利这样超越时间和类似“进化”的想法被认为是无稽之谈。直到1859年达尔文发表了《物种起源》，科学家们才开始从进化的角度探索脊索动物腹背倒置的奥秘。
1894年，科学家戈斯登(Gosden)注意到棘皮动物和半棘皮动物的嘴都被一圈神经所包围，并推测这一圈神经后来集中成束并进化成脊索神经管。后世接受了接力棒，推测这一圈神经继续集中在腹部，但是腹部的嘴慢慢地向后移动，因为嘴决定了腹部的位置，从而导致腹部和背部翻转...
”但这些“推测”没有实际证据，例如神经集中在腹部，嘴巴向后移动的说法。这简直不可思议。我决定从半绳动物玉竹虫开始，好好研究这个问题。”苏奕譞说。
什么是玉竹虫？我能吃吗？
榆竹虫是一种侧对称、吻大的海洋底栖半球形虫，因此得名榆竹。它们喜欢藏在沙滩上的沙堆里，以沙子为食，吸收有机物，排出“沙粪”。它们的习惯和蚯蚓非常相似。世界上有100多种玉竹昆虫。小的那个直径只有10厘米，小指很粗。大的可以达到1米。让我们先看看这座雕像:
因为游蛇科和脊索动物都是口后动物，口附近有鳃裂和类脊索动物的结构，所以它们被认为是最接近脊索动物的，经常被用来研究脊索动物的起源。
苏奕譞和游志凯计划如何开始？找出土鳖虫和脊索动物之间的过渡类型？不也不也！他们采用进化发育生物学的研究方法，简称Evo-Devo。
进化发展生物学:从发展中寻找进化答案
过去，大多数进化论者认为研究进化可以找到有机体的中间形式。因为生物进化需要积累许多小的突变，所以必须有一种中间形式的物种转化。然而，事实上，不同动物门的类型可能有很大的不同，并且没有中间类型可以找到。
进化发展生物学提供了另一个想法:
“比较不同生物的胚胎和幼体发育，推断它们共同祖先的发育调节机制，讨论进化过程中发育调节机制发生了什么，从而进化出非常不同的动物类型。”
“从发展的角度来看，进化可靠吗？”这意味着发育调控机制与动物进化之间的关系...
在进化过程中，尽管动物的种类差异很大，但从共同祖先那里继承下来的发育控制机制几乎是一样的，就像有一个决定动物如何发育的基本蓝图一样。例如，彼此相关的海胆和海星在外表上看起来非常不同，但它们的发育调节机制是相同的，所以胚胎和幼体也非常相似。
那为什么不同类型的后代会进化？“当一个共同的祖先在调节发育和改变发育机制的基因上有轻微的突变时，外观非常不同的后代，如海胆和海星，可能会进化。”游志凯补充道。
游蛇科与脊索动物有关，可能与脊索动物的起源有关。如果我们能找到一些方法来改变榆竹虫的发育调控机制，使其向脊索型发展，也许就能解决脊索腹背倒置的难题。
什么方法？苏奕譞和游志凯联合了一种可以调节动物发育的物质:骨形态发生蛋白。
BMP:决定腹侧和背侧的关键蛋白质
骨形态发生蛋白(BMP)是一种能够控制动物胚胎骨、神经和背腹体轴发育的蛋白质。对于青蛙胚胎来说，腹部的骨形态发生蛋白浓度较高，另一种抑制骨形态发生蛋白的物质氯丁(chordin)位于背部，所以骨形态发生蛋白的浓度较低。青蛙背部和腹部的细胞分别接受不同浓度的骨形态发生蛋白，知道它们是位于背部还是腹部，然后开启不同的基因使背部顺利生长神经管。
另一方面，研究果蝇胚胎的科学家也发现果蝇背部有一种蛋白DPP，这种蛋白与骨形态发生蛋白分子非常相似，也影响神经发育。腹部另一种物质sog，类似chordin，抑制DPP功能。然而，因为DPP在果蝇的背表面上具有较高的浓度，而在腹表面上具有较低的浓度，所以与青蛙相比，果蝇在腹表面上生长神经管。
那么，骨形态发生蛋白对土鳖虫神经发育有什么影响？它与腹部背轴的反转有关吗？“游志凯和苏奕譞设计了破解它的实验。
脊索动物腹背倒置的关键:嘴消失又出现！
他们在土鳖虫胚胎形成的关键阶段向其口腔和神经系统中添加骨形态发生蛋白，使浓度在几小时内突然增加。结果表明，正常胚胎会在肠腹侧开口，但尽管加入骨形态发生蛋白的胚胎也有肠，但开口消失了！此外，因为腹部的氯丁抑制骨形态发生蛋白，导致骨形态发生蛋白浓度较低，所以口腔周围的神经都聚集在腹部。
他们对海胆幼虫做了同样的实验，得到了同样的结果:嘴消失了，神经系统集中在腹部！
所以他们大胆推测海胆和海胆的祖先有相同的发育机制。在胚胎发育时期，由于骨形态发生蛋白浓度的变化，腹部的嘴消失了，神经系统集中在腹部，成为类似脊索动物的神经管的先驱。后来，胚胎在背部长出了新的嘴，因为嘴定义了腹部的位置，因此带有神经管的腹部“成为”背部，这更合理地解释了脊索动物背腹体轴的反转过程。优秀的研究成果发表在2019年6月的《国家科学院院刊》(PNAS)上。
苏·奕譞说，“实验本身的实施并不困难。困难在于实验的设计和看到的结果是否能理解代表的意思。毕竟，所涉及的理论是一个已经被几代科学家争论了100到200年的问题。ゥ[/h/ж
然而，在漫长的进化过程中，没有嘴的动物形式仍然是不可思议的。他们能活下来吗？新的嘴巴会长出来是真的吗？所以苏奕譞继续喂养“无牙”的榆竹幼体和荧光藻类。
结果显示它们能存活至少10天，并且内部变得明亮，这表明藻类真的进入了！可惜我没有看到新嘴巴的形成。据推测，玉竹蠕虫可能会找到一个新的嘴来摄取藻类。
”我们通过实验证据提出了另一个想法。我们不敢说这一定是对的。毕竟，没有人确切知道5亿年前进化是如何发生的。”游志凯总结道。在进化的世界里，总会有无穷无尽的谜团等待几代科学家来解答。
