海星有着不同寻常的“五重对称”结构。图片来源：南安普顿大学

11月1日发表在《自然》杂志上的一项最新研究表明，海星和其它棘皮动物的身体，其实是它们的头部。这一发现揭示了一个长期以来的谜团：这些生物是如何进化出独特的星形身体的。

棘皮动物是一类动物，包括海星、海胆和沙钱。它们具有独特的“五重对称”身体结构——身体部位排列成五个相等的部分。这与它们的双侧对称祖先非常不同，它们的祖先是左侧和右侧彼此镜像对称，就像人类和许多其它动物一样。

在美国斯坦福大学领导的一项联合研究中，科学家将海星的分子标记与其它后口动物进行了比较，后口动物是一个更广泛的动物群体，包括棘皮动物和双侧对称动物，它们其实拥有共同的祖先。

研究人员使用各种高科技分子和基因组技术来了解海星发育和生长过程中不同基因的表达位置，并使用微型CT扫描到了以前未知的细节。

另一组研究人员则利用“RNA断层扫描”和“原位杂交”技术创建了海星基因表达的三维图谱，绘制了控制外胚层（包括神经系统和皮肤）发育的基因表达图谱，这可揭示后口动物体内从前到后的图案。

团队发现，这种图案与海星臂的中线到横向轴相关。海星臂的中线代表前部，最外侧的横向部分更像后部。在后口动物中，有一组独特的基因在躯干的外胚层中表达；但在海星中，许多基因在外胚层中根本不表达。

研究人员解释说，在将海星的基因表达与脊椎动物等其它动物群体进行比较时，意外发现海星身体结构的一个关键部分缺失了。通常与动物躯干相关的基因不在外胚层中表达，因此看起来整个棘皮动物的身体结构，大致相当于其它动物群体的头部。

这表明，海星和其它棘皮动物或通过“抛弃”其双侧对称祖先的躯干区域，进化出了“五重对称”结构，这也让它们的移动和进食方式，都与双侧对称的动物不同。