2018年12月20日星期四

知乎每日精选: 地球上那些无从归类的神秘物种

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地球上那些无从归类的神秘物种
Dec 20th 2018, 14:01, by 新发现

不是细菌,不是动物,亦不是真菌……自达尔文以来生物学家定义的任何生物分支都没有它们的容身之所——6个无从归类的物种,或将重绘生命之树!  

潘多拉病毒(Pandoravirus):"伪装"成细胞的病毒

1998年,德国埃森大学(现已与杜伊斯堡大学合并)一群研究人员观察到神秘寄生物感染变形虫。当时满怀困惑的他们猜测这可能是一种新的古菌(细菌的远亲)。

2013年,法国艾克斯-马赛大学让-米歇尔·克拉弗里(Jean-Michel Claverie)和他的团队描述了一种新的巨型病毒,潘多拉病毒。在随后的文献查询中他们发现,已有德国研究人员遇见过与之相同的生命,但却没有认出其病毒本质。

未曾验明正身实在情有可原:绝大多数的已知病毒很小,呈几何形,且至多仅包含数百个基因,而潘多拉病毒很大,外形似个椭圆无耳壶,包含数以千计的基因。更惊人的是,其中93%的基因未知,由此可见这种病毒与其他任何已知的微生物都不一样:它们可能是第四域生命的最后残余……


三斜胶网菌(Collodictyon triciliatum):独占一个分支

在生物学上,简单并不意味着容易理解:这是一种仅由一个细胞构成的生物,但研究人员却不知道应将其置于系统发生树的何处。

胶网菌于1865年,在挪威奥斯自治区附近湖中的淤泥内首次被发现。挪威奥斯陆大学的卡姆兰·夏前-塔布瑞奇(Kamran Shalchian-Tabrizi)及其同事认为,这个看上去和普通变形虫差不多的卵形细胞实际上很不一般。

如果因其DNA被封闭在细胞核内而将其归入真核生物域,其形态却不与此域的任何大类——单鞭毛生物(动物、真菌)或双鞭毛生物(植物)——相符。

因此,胶网菌可能在真核生物形成单鞭毛和双鞭毛这两大分支前就已自成一系。这一点在基因分析中得到了进一步确认。也就是说,科学家需要为这一非典型的细胞单独设个门类。胶网菌的发现让人们对真核生物的演化有了更深入的认识。


稀毛怪诞虫(Hallucigenia sparsa ):无头无尾、腹背可"倒置"的蠕虫

1977年,当英国古生物学家西蒙·康威·莫里斯(Simon Conway Morris)见到这些出自加拿大伯吉斯页岩采石场的外形十分怪诞的化石时,认为其中与众不同的生物并非先前所认为的某种环节动物。

遂更改其命名为Hallucigenia sparsa(意指"离奇的白日梦"),并对这种"怪诞虫"作出如下描述:身体呈管状,以7对"长腿"站立,头部已退化,背上长有一排"触角",末端还有"钳子"……

然而他的重新定义并不能阻止这些身长仅3厘米的海生动物成为古生物学界的噩梦,因为科学家无从搞清它们到底从何而来,如何进食以及如何移动。

直到1991年,拉斯·拉姆斯科尔德(Lars Ramskold)和当时同在瑞典自然史博物馆工作的侯先光突发奇想将它们"背"朝下放置:于是它们的触角成了肉足,长腿的真面目原来是作为武器的刺……

视角的转换得以令怪诞虫并入叶足动物与现存的有爪动物一起认祖归宗:这些奇形怪状的陆生动物看上去都像蠕虫,但其实与节肢动物(包括昆虫在内的动物门类)是近亲。

2014年夏天发表的一项关于怪诞虫爪结构的研究似乎为这一假说提供了有力支撑……除非有人将这些无法归类的虫子们再次倒置!


丝盘虫(Trichoplax adhaerens):非水母亦非海绵

丝盘虫是动物学家弗朗茨·艾哈德·舒尔茨(Franz Eilhard Schulze)于19世纪末在一个装有海水的水族缸缸壁上发现的。

作为已知的最简单的多细胞动物,丝盘虫在一个多世纪后仍然困扰着生物学家。它可能是所有多细胞动物的共同祖先:无肌肉,无消化腔,无神经系统,无器官,虫体由上下两层细胞构成……简单到无法被归类。

因此生物学家为其单独创造了扁盘动物门,并试图将其纳入系统发生树,却始终游移不定:从水母边上移到其近亲栉水母那块儿,再到挨着海绵,甚至拉到系统发生树的底端,早于所有其他多细胞动物……

然而,一支国际团队通过重整分子数据于2013年得出结论:以上假说均缺乏或毫无依据……问题还是没有得到解决!


Parakaryon myojinensis:挑战原核生物和真核生物的单细胞生物

生物系学生都知道:生物分为两大类,真核生物(有细胞核,其DNA被封闭在细胞核内)和原核生物(无细胞核,DNA呈游离态)。而生物学研究人员知道的是:在自然界中,什么都不简单。

在分析从日本海域1240米深处热泉附近采集的样本时,日本千叶大学的科学家发现了一个单细胞生物,它附着在一根属于深海有鳞蠕虫的毛上。令他们大为惊讶的是,竟然无法确定这到底是真核生物还是原核生物:其DNA并不呈游离态,却被包裹在一个有别常识的未成形细胞核内。

也就是说,它不是原核生物,但也不是真核生物,而是介于两者之间的一种生命形式。最终被命名为Parakaryon myojinensis(意为"源自明神的准真核生物")的这一奇特生物或将阐明数十亿年前细胞核所选择的道路。而它之所以能在深海中存活至今,是因为那儿的环境变化很小。

当然,尚需寻得其他样本来检验这一假说,然而这种生物极为罕见:12年来,相关的取样分析多达上万份,全然不见其踪。


Dendrogramma:它不是一种真菌

这些数毫米高的海洋生物形似鸡油菌,但实际上却是动物。丹麦哥本哈根国家自然史博物馆的约恩·奥尔森(Jorgen Olesen)与同事将其命名为Dendrogramma,并试图弄清它们究竟是什么动物。

现存的18份Dendrogramma标本均是在1986年于澳大利亚海域400至1000米深处采集的。它们的外形令人想起水母及其近亲栉水母:它们都有一个既可吃入食物也可用于排泄的口器。

然而除此之外,Dendrogramma无触手,无感觉器,亦不具备后二者所独有的其他特征。那么是否应将Dendrogramma视为系统发生树的一个独立分支呢?如果是,应将其置于何处?在栉水母和水母的上一层,与这两种凝胶状食肉动物同源?

DNA分析或许能给我们一些提示。然而在酒精中储存了28年以后,任何分子检测都变得不可能。而新的样本还未出现……



这些"无从归类的物种"承载着生物学中最深奥的问题 :生命的起源,第一批多细胞生命的出现,未知或已灭绝生物领域的探索……落实它们的归属对生命之树最终定型将不可或缺。


撰文 Lionel Cavicchioli

编译 吴会敏


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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:新发现

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