플로리다 주 세인트 오거스틴에있는 해양 생명 과학의 휘트니 실험실의 신경 과학자 인 레오 니드 모 로즈 (Leonid Moroz)는 처음 콤 젤리를 공부하기 시작했을 때 당황했다. 그는 원시 바다 생물에 신경 세포가 있다는 것을 알았습니다. 무엇보다도 촉수의 다트와 무지개 빛깔의 섬모의 비트를 조율하는 데 책임이 있습니다. 그러나 그 뉴런은 보이지 않는 것처럼 보였다. 과학자들이 일반적으로 염색하고 연구하는 데 사용하는 염료는 단순히 효과가 없었습니다. Comb Jellies의 신경 해부학은 그가 만난 다른 것과는 다릅니다.
수년간의 공부 끝에 그는 그 이유를 알고 있다고 생각합니다. 전통적인 진화 생물학에 따르면, 뉴런은 바다 스폰지가 진화 나무에서 분사 한 후에도 수억 년 전에 한 번만 진화했습니다. 그러나 Moroz는 콤 젤리 조상에서 한 번은 바다 스폰지와 같은시기에 쪼개지는 콤 젤리의 조상에서 한 번, 해파리와 해파리와 우리를 포함한 모든 후속 동물을 일으킨 동물에서 두 번 일어났다 고 생각합니다. 그는 Comb Jellies가 비교적 외계인 신경계를 가지고 있으며 우리 자신의 다른 화학 물질과 건축물을 사용한다는 사실을 증거로 인용합니다. Moroz는“게놈과 다른 정보를 볼 때 다른 문법뿐만 아니라 다른 알파벳을 볼 수 있습니다.
Moroz가 그의 이론을 제안했을 때, 진화 생물 학자들은 회의적이었습니다. 뉴런은 존재하는 가장 복잡한 세포 유형이며, 정보를 캡처하고 계산하고 결정을 실행할 수 있다고 비평가들은 주장했다. 그들은 너무 복잡하기 때문에 두 번 진화하지는 않을 것입니다.
그러나 Moroz의 아이디어에 대한 새로운 지원은 최근 유전자 연구에서 비롯된 콤 젤리가 고대라는 것을 암시합니다. 사실이라면, 그것은 그들이 스스로 뉴런을 진화시킬 가능성을 강화할 것입니다.
이 논쟁은 진화론 생물 학자들 사이에서 강력한 관심을 불러 일으켰다. Moroz의 작품은 뇌의 기원과 동물의 진화 역사에 의문을 제기 할뿐만 아니라 의문의 여지가 있습니다. 또한 진화가 꾸준히 발전하여 시간이 지남에 따라 복잡성을 높이는 깊이 확고한 생각에 도전합니다.
첫 번째 분할
5 억 5 천만 년 전의 어딘가에서 바다는 동물 생명의 폭발을 위해 준비되었습니다. 모든 동물의 공통 조상은 바다를 돌아 다니며 오늘 우리가 볼 수있는 동물 군의 풍부한 팬으로 다각화 할 준비가되었습니다.
과학자들은 오랫동안 스폰지가 동물 가계도의 주요 트렁크에서 먼저 분기되었다고 가정했습니다. 그것들은 가장 간단한 종류의 동물 중 하나이며 신경이나 소화 시스템과 같은 특수 구조가 부족합니다. 대부분은 물의 주변 흐름에 의존하여 음식을 모으고 폐기물을 제거합니다.
나중에, 일반적으로 믿고있는 바와 같이, 동물 계보의 나머지는 ctenophores (10-OH-4)로도 알려진 Comb Jellies로 나뉩니다. Cnidars (해파리, 산호 및 아네모네); Placozoa라는 매우 간단한 다세포 동물; 그리고 결국 Bilaterians, 곤충, 인간 및 그 사이의 모든 것을 이끌어 낸 가지.
그러나 초기 동물 가지가 분할 된 정확한 순서를 정리하는 것은 악명 높은 가시적인 문제였습니다. 우리는 부드러운 몸이 바위에 약간의 명백한 증거를 남겼 기 때문에 동물들이 수백만 년 전에 어떻게 생겼는지에 대한 느낌이 거의 없습니다. 샌디에고 캘리포니아 대학교 (University of California)의 Scripps Oceanography의 진화 생물 학자 인 Linda Holland는“화석 기록은 흠이있다”고 말했다.
과거를 볼 수없는 우리의 무능력을 보완하기 위해 과학자들은 살아있는 동물의 형태 (구조)와 유전학을 사용하여 고대 사람들의 관계를 재구성하려고 시도합니다. 그러나 Comb Jellies의 경우 살아있는 동물에 대한 연구는 심각한 도전을 제시합니다.
Comb Jellies의 기본 생물학에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 동물들은 엄청나게 깨지기 쉽고, 그물에 잡히면 종종 조각으로 떨어집니다. 그리고 그것들을 포로로 키우는 것은 어렵 기 때문에 과학자들이 다른 동물들에게 수행 할 수있는 일상적인 실험을 거의 불가능하게합니다.
오랫동안 빗 젤리는 해파리와 밀접한 관련이있는 것으로 생각되었습니다. 대칭 신체 계획과 젤라틴 메이크업으로 두 종은 외적으로 서로 닮았습니다. 그러나 동물들은 다르게 수영하고 사냥합니다. 그리고 게놈 수준에서 빗 젤리는 스폰지에 더 가깝고 신경계가 전혀 없습니다.
빗 젤리 또는 다른 동물에서는 형태에 의존하는 진화 적 분석은 하나의 진화 나무로 이어질 수있는 반면, 게놈 데이터 또는 다른 종류의 게놈 데이터를 사용하는 것은 다른 종류로 이어질 수 있습니다. 불일치는 종종 현장에서 열렬한 논쟁을 불러 일으킨다.
이러한 논쟁은 2008 년에 Whitney Laboratory의 이사 인 Harvard University의 진화 생물 학자 Gonzalo Giribet의 이사 인 Mark Martindale이 29 마리의 다른 동물의 유전자 서열을 분석하는 연구를 발표했을 때 등장했습니다. 유전자 데이터를 고려한 후, 연구원들은 동물 나무에 대한 여러 가지 변화를 제안했습니다.
이러한 변화 중 가장 논란의 여지가있는 것은 ctenophores가 스폰지를 가장 초기의 동물 분야로 대체해야한다는 제안이었습니다. 생물 학자들이 전통적으로 믿었 듯이 진화가 시간이 지남에 따라 복잡성이 증가한다면, 스폰지와 같은 단순한 유기체는 빗 젤리와 같은 겉보기에 더 복잡한 유기체를 사전해야합니다. Martindale과 Giribet의 유전자 데이터는 그렇지 않으면 제안했지만 비평가들은 모호했습니다. Martindale은“우리는 과학계 전체에 의해 거의 조롱을당했습니다.
Martindale과 그의 협력자들은 그들의 제안에 대한 더 많은 증거를 수집해야했습니다. 그들은 국립 보건원 (National Institutes of Health)이 콤 젤리의 게놈 인 바다 호두를 시퀀싱하도록 설득했다. 2013 년. Moroz와 그의 공동 작업자는 두 번째 ctenophore 게놈 인 The Sea Gooseberry를 출판했습니다. 2014 년. 2008 년 노력보다 더 광범위한 데이터와 더 정교한 분석 방법을 사용한 두 논문은 CTenophore-First Tree를 지원합니다. 공개적으로 이용 가능한 게놈 데이터를 분석하고 올해 초 Preprint Server Biorxiv.org에 게시 한 세 번째 논문은 Comb Jellies가 먼저 분기된 아이디어를 뒷받침합니다.
새로운 증거에 비추어, 과학자들은 아이디어를 진지하게 받아들이 기 시작했지만,이 분야의 많은 사람들은 강력한 주장을하기에 충분한 데이터가 없다고 말합니다. 이 관점은 작년에 출판 된 검토 기사의 혼란에 반영되었으며, 그 중 다수는 Comb Jellies가 실제로 가장 오래된 지점이 아니라고 주장합니다. 그들은 단지 그냥 보인다.
Comb Jellies는 다른 고대 동물 그룹보다 더 빠르게 진화했으며, 이는 그들의 유전자 서열이 시간이 지남에 따라 빠르게 변화했음을 의미합니다. 이것은 진화 나무에서 자신의 위치에 대한 유전자 분석이 "장거리 인력"이라는 계산 인공물을 겪을 수 있음을 의미합니다. 독일의 유럽 분자 생물학 실험실의 진화 생물 학자 인 Detlev Arendt는“오랫동안 원조 동물 그룹은 배치하기가 어렵다”고 말했다. "지금까지 계통 발생 학적 데이터는 [Comb Jellies]가 속한 위치에 대해 결정적이지 않습니다."
.과학자들은 추가 ctenophore 종의 게놈을 포함한 더 많은 데이터가 동물 나무의 가장 깊은 가지를 해결하는 데 도움이되기를 희망합니다. 그리고 그것은 뉴런에 대한 우리의 이해와 그들이 어디에서 왔는지에 대한 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 독일 Max Planck 개발 생물학 연구소의 생물 학자 인 Gáspár Jékely는“분기 명령은 우리가 신경계의 진화를 해석하는 방법에 큰 영향을 미칩니다.
실제로, 콤 젤리가 뉴런이 어떻게 생겼는지에 대한 질문에 동의하지 않는다는 데 동의하는 사람들조차도
생각의 불꽃
뉴런의 생성은 동물 진화에서 놀라운 사건이었다. 이 세포는 정확한 화학 및 전기 언어를 사용하여 정보를 수신, 전송 및 처리 할 수 있습니다. 그들의 힘은 그들이 만든 복잡한 네트워크에서 파생됩니다. Martindale은“단일 뉴런은 한 손 박수 소리와 같습니다. "전체 아이디어는 당신이 그것들을 모아서 몇 개의 단일 셀이 할 수없는 일을 할 수 있다는 것입니다."
.이 수준의 복잡성은 진화 적 사건의 합류 가능성이 거의 필요하지 않습니다. 세포를 물리적으로 연결할뿐만 아니라 신호를 전송하고 해석 할 수 있도록 메커니즘이 발생해야합니다. Martindale은“대부분의 사람들이 여러 번 진화 할 수 있다고 생각하지 않는 이유는 뉴런이 다른 뉴런과 대화한다는 생각입니다.
그것이 Moroz의 제안을 만드는 이유입니다. 뉴런은 빗 젤리에서 한 번, 다른 동물에서 한 번은 두 번 진화했습니다.
Moroz의 진화 나무 버전에 따르면, 동물은 뉴런이없는 공통 조상으로 시작했습니다. 그런 다음 콤 젤리는 분리되어 이상한 브랜드의 뉴런을 개발했습니다. 그 후, 스폰지와 Placozoans의 조상들이 분기되었습니다. 그들의 조상처럼 그들은 뉴런이 부족했습니다. 기초 뉴런, 또는 프로테토 누론은 해파리와 이방인의 조상에서 두 번째로 진화하여 인간을 포함한 모든 후속 후손에서 발견되는 신경계의 기초를 형성했습니다. Moroz는“제 생각에는 공동 조상이 신경계가 없다는 것이 더 간단하고 현실적입니다. (그는 빗 젤리가 스폰지 후에 분리 되더라도 여전히 독립적으로 뉴런을 진화 시킨다고 생각합니다.)
그러나 ctenophores가 먼저 다른 그림을 페인트 한 것으로 믿는 일부 과학자들은 다른 그림을 페인트합니다. 그들은 모든 동물의 공통 조상이 단순한 신경계를 가졌으며 그 후 스폰지가 잃어버린 것을 제안했습니다. 우리 조상 인 Bilaterians가 포함 된 콤 젤리와 나머지 지점은 다른 방식으로 그 프로토 누론을 기반으로 점점 더 정교한 신경계를 발전시킵니다.
Stanford University의 Hopkins Marine Station의 생물학자인 Christopher Lowe는“Ctenophores-first 아이디어는 정말 흥미로운 일이 진행되고 있다고 제안합니다. "두 해석 모두 심오합니다." 한편으로, 뉴런의 두 가지 독립적 인 기원은 뉴런을 생성 한 유전자 사고의 정확한 서열이 두 번 이상 발생할 수 없기 때문에 놀랍습니다. 그러나 스폰지가 뉴런처럼 가치있는 것을 잃을 것 같지는 않습니다. Lowe는“신경계가 완전히 잃어버린 Bilaterians에서 우리가 아는 유일한 예는 기생충에 있습니다.
두 가지 가능성은 진화 생물 학자들을위한 고전적인 수수께끼를 반영합니다. "이 동물은 무언가를 잃었거나 시작할 수 없었습니까?" 네덜란드가 말했다. 이 특별한 경우,“나는 서기가 어렵다는 것을 안다”고 그녀는 말했다.
진화는 손실과 평행 진화의 예를 가지고 있습니다. 일부 벌레와 다른 동물은 동물의 나머지 왕국에 의해 사용되는 조절 분자 또는 발달 유전자를 흘 렸습니다. Lowe는“주요 동물 혈통에서 유전자의 중요한 보완이 상실되는 것은 전례없는 일이 아닙니다. 자연 선택이 독립적으로 두 개의 유사한 구조를 생성하는 수렴 진화는 본질적으로 상당히 일반적입니다. 예를 들어, 망막은 독립적으로 여러 번 진화했습니다. Moroz는“다른 동물들은 때때로 형태 학적으로 유사한 뉴런, 회로 및 뇌를 만들기 위해 매우 다른 툴킷을 사용합니다. "모두가 눈의 경우를 받아들이지 만 뇌 나 뉴런은 한 번만 발생했다고 생각합니다."
.Comb Jellies에서 독립적 인 뉴런 기원에 대한 Moroz의 주요 증거는 비정상적인 신경계에서 비롯됩니다. Moroz와 함께 일하는 분자 생물학자인 Andrea Kohn은“Ctenophore의 신경계는 다른 신경계와 크게 다릅니다. 콤 젤리는 세로토닌, 도파민 및 아세틸 콜린과 같은 다른 동물들이 가지고있는 일반적으로 사용되는 화학 메신저가 부족한 것으로 보입니다. (그들은 동물에서 뉴런 신호 전달에 중요한 역할을하는 간단한 분자 인 글루타메이트를 사용한다.) 대신, 그들은 화학 메신저로서 작용할 수있는 수많은 신경 펩티드, 작은 단백질을 생산할 것으로 예상되는 유전자를 가지고있다. Kohn은“이 Phylum을 제외한 다른 동물은 그런 것이 없다”고 말했다.
그러나 비평가들 도이 주장에 의문을 제기한다. 아마도 Comb Jellies는 실제로 세로토닌 및 기타 신경 신호 전달 분자를위한 유전자를 가지고 있지만,이 유전자는 인식을 넘어 진화했다고 Arendt는 말했다. "그것은 단지 [Comb Jellies]가 매우 전문화된다는 것을 의미 할 수 있습니다."
토론의 모든 측면에있는 과학자들은 더 많은 데이터로만 답할 수 있으며, 더 중요한 것은 Comb Jelly Biology에 대한 더 나은 이해를 더 잘 이해할 수 있다고 말합니다. 비록 그들은 생쥐와 과일 파리와 같은 모델 유기체와 일부 유전자를 공유하지만 빗 젤리에서 유전자가 무엇을하는지 불분명합니다. 과학자들은 콤 젤리 뉴런이 의사 소통하는 방식과 같은 기본 세포 생물학을 이해하지도 않습니다.
그러나 지속적인 논쟁은 ctenophores에 대한 관심을 불러 일으켰으며, 더 많은 연구자들이 신경계, 발달 및 유전자를 연구하고 있습니다. Holland는“Moroz와 공동 작업자들은 나무 의이 부분에 빛을 비추 었습니다. "우리는 저기 그 사람들을 무시해서는 안됩니다."
2015 년 3 월 26 일 교정 :두 개의 빗 젤리를 설명하는 원본 캡션이 그들의 위치를 취소했습니다. 바다 구스베리는 왼쪽에 있고 오른쪽에있는 lobed 빗 젤리가 있습니다.
