人类远古祖先曾有第六感

2011-10-13 09:13 · esther

人类通过五种感觉来感受世界,但是鲨鱼、匙吻鲟和某些其他水生脊椎动物拥有第六感:他们在水中能够检测到微弱的电场并利用这种信息来侦探猎物、交流及为自己定位。

鲨鱼、匙吻鲟和某些其他水生脊椎动物拥有第六感:电感应

人类通过五种感觉来感受世界,但是鲨鱼、匙吻鲟和某些其他水生脊椎动物拥有第六感:他们在水中能够检测到微弱的电场并利用这种信息来侦探猎物、交流及为自己定位。

一项发表在10月11号的《 Nature Communications 》上,涵盖超过25年工作的研究发现,绝大多数的脊椎动物——30000种陆生动物(包括人类)及差不多同等数量的条鳍鱼类——是从具有高度发展的电感应系统的共同祖先进化而来的。

该祖先可能为具有良好视力、颌及牙齿的掠食性海洋鱼类,并具有用来侦测水流运动的侧线系统——在多数鱼类侧面的一条可见的条纹。它生活在大约5亿年前。大约65000种现存的脊椎动物中绝大多数是其后代。

“该研究涵盖了发育与进化生物学中的所有问题,通常称为‘演化-发育’,我为此研究了35年。”文章的高级作者、康奈尔大学生态与进化生物学教授Willy Bemis说。文章的第一作者、剑桥大学的神经科学家Melinda Modrell承担了分子学分析。

几亿年前,脊椎动物的进化树出现了大的分支。一个世系发展为条鳍鱼类或辐鳍亚纲的鱼,另一世系则发展成了总鳍鱼或肉鳍鱼;后者进化成了陆生脊椎动物,Bemis解释说。一些陆生脊椎动物,包括诸如墨西哥蝾螈的火蜥蜴具有电感应能力,是这种感觉系统的早期发育的最好的研究模式生物。

一些条鳍鱼类——包括匙吻鲟和鲟鱼——在它们的头部皮肤中保留了这些感受器。Bemis说,在浆型嘴部和头部的皮肤中多达70000个电感应器使得北美匙吻鲟具有任何现存动物中最为广泛的电感应器。

直到现在,在不同种群中的这些器官是否进行了同样的进化和发育仍不明确。

利用墨西哥蝾螈作为代表最后进化为陆生动物的进化系的模式生物,匙吻鲟作为代表最后进化为条鳍鱼的进化系的模式生物,研究人员发现,电感应器从相同的胚性组织以完全一样的模式在生长皮肤中发育,证实了这是一种古老的感受系统。

研究人员还发现,电感应器器官紧随着侧边线发育,这提供了平行证据证明“这两种感觉系统共有相同的进化史。”Bemis说。

Bemis说,研究人员现在可以勾勒出这两个世系的共同祖先的模样,优化现存与化石动物的感官世界的联系。

相关英文论文摘要:

Electrosensory ampullary organs are derived from lateral line placodes in bony fishes

Electroreception is an ancient subdivision of the lateral line sensory system, found in all major vertebrate groups (though lost in frogs, amniotes and most ray-finned fishes). Electroreception is mediated by 'hair cells' in ampullary organs, distributed in fields flanking lines of mechanosensory hair cell-containing neuromasts that detect local water movement. Neuromasts, and afferent neurons for both neuromasts and ampullary organs, develop from lateral line placodes. Although ampullary organs in the axolotl (a representative of the lobe-finned clade of bony fishes) are lateral line placode-derived, non-placodal origins have been proposed for electroreceptors in other taxa. Here we show morphological and molecular data describing lateral line system development in the basal ray-finned fish Polyodon spathula, and present fate-mapping data that conclusively demonstrate a lateral line placode origin for ampullary organs and neuromasts. Together with the axolotl data, this confirms that ampullary organs are ancestrally lateral line placode-derived in bony fishes.

英文论文链接https://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n10/full/ncomms1502.html

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