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外星人就正在咱们之中?来领会栉水母地球上最迂腐、最迫近通盘动

gecimao 发表于 2019-03-12 19:58 | 查看: | 回复:

  原标题:外星人就在我们之中?来认识栉水母,地球上最古老、最接近所有动物起源的动物

  道格拉斯·福克斯(Douglas Fox)是科学和环境领域的自由撰稿人,作品曾经发表在《发现》(Discover)、《时尚先生》(Esquire)和《国家地理》(National Geographic)等杂志之上。目前,福克斯生活在美国加利福尼亚州北部。

  本文由 AEON 授权《好奇心日报》发布,你可以在 Twitter 上关注他们。

  过去的二十年中,列奥尼德·莫罗兹(Leonid Moroz)的脑海中始终充斥着一个令人难以置信的想法:虽然科学家早就开始在其他星球寻找外星生命,但其实地球上可能已经存在有生理结构和大脑与人类完全不同的外星人。数千年来,这些外星人就藏在最显眼的位置。它们能教会人类大量关于进化本质的知识,也能让我们知道将来在其他星球找到外星生命后究竟会面对什么样的生物。

  莫罗兹是一名神经系统科学家。1995 年,出生在俄罗斯的他来到美国。踏上美国领土后不久,他第一次看到了让他产生“外星人就在地球”这个奇怪想法的线索。

  那年夏天,莫罗兹在华盛顿州的 Friday Harbor 海洋实验室从事研究。该实验室坐落在普吉特海湾(Puget Sound)草木丛生的群岛之间。在这里,方向相反的潮水迎面相遇,然后一同涌向满是岩石的海滩。潮水中携带有数百种海洋生物:成群结队的水母、端足目的甲壳动物、波浪状的海百合、裸鳃亚目的海蛤蝓、扁形虫、尚未长大的鱼、海星和数不清的其他生物。这些生物不远万里来到普吉特海湾,最大程度的为我们展现了生物种类的多样性。莫罗兹喜欢去实验室后面的码头上采集海洋生物,以便研究它们的神经。来美国之前,他就一直致力于不同动物神经系统的研究,希望借此了解大脑和智慧生物的进化起源。但是,他在 Friday Harbor 海洋实验室找到了一种尤其特别的生物。

  经过训练,莫罗兹已经能在波光粼粼的海水中迅速发现它球状的透明身体:它能发出斑斓的荧光,几列栉板则显出转瞬即逝的美丽彩虹光泽。上千根像毛发一样的纤毛有节奏的拍打着水流,推动它的身体在海水中游来游去。这种动物叫做栉水母(ctenophore)。很长一段时间里,人们认为它只是另一种类型的水母罢了。但是 1995 年的夏天,莫罗兹在 Friday Harbor 海洋实验室有了一个令人震惊的发现:栉水母单调的外形之下其实隐藏着一个具有不朽意义的但却被人们错认的身份。从最初的实验开始,莫罗兹就发现栉水母根本不是水母。实际上,它们与地球上任意一种其他生物都有着巨大的区别。

  莫罗兹对栉水母的神经细胞进行了测试,想要看看其中是否含有血清素、多巴胺和一氧化氮等神经递质。通常而言,所有动物都是利用这类化学物质传递神经信号。虽然尝试了很多次,但莫罗兹并没有在栉水母的神经细胞中找到任何一种上述物质。由此,他得出了栉水母与其他动物不同的结论。这次实验结果带来的启示可谓意义深远。

  栉水母早就因为拥有较为发达的神经系统而闻名。但是莫罗兹的最初实验表明,栉水母神经系统由一套与众不同的化学物质构成。从这一点来看,栉水母与任何其他动物都不一样。莫罗兹说:“栉水母使用的是一种独特的化学‘传导语言’。它们是大海里的外星生物。”

  如果莫罗兹是正确的,那栉水母代表的就是一场持续了超过五亿年的进化实验。这种独特的进化途径(类似于进化论 2.0 版本)创造出栉水母的神经细胞、肌肉和其他各种专门组织。与动物王国的其他成员相比,栉水母有着独立的进化方式,构造身体时使用的也是与众不同的原材料。

  如果脊索动物、哺乳动物和人类没有先后统治地球上的生态系统,动物将会进化成什么样子?栉水母为解答这个问题提供了一丝线索。数十年来,人们一直围绕一个问题展开激烈争论:目前地球上生命的进化形成过程中,有多少进化是单纯的意外,又有多少进化从一开始就是注定发生的?栉水母也为解决这个争议提供了清晰的思路。

  如果地球上的生物进化过程从头开始,智慧生物还会再次出现吗?如果智慧生物再次出现,它会不会轻而易举的出现在生物树的其他分支,与目前人类所处的分支相距甚远?栉水母的大脑与其他生物截然不同,这给我们提供了一些有趣而诱人的提示。趋同进化过程中,毫不相干的物种进化出相似的特征,因此各种生物才能在同一个世界里共同生存。大脑就是趋同进化过程中最经典、最复杂的例子。人类也许进化出史无前例的智力水平,但栉水母的存在表明我们可能不是唯一具有这种能力的生物。生物身上可能普遍存在有进化出复杂神经系统的趋势和倾向——这种现象不仅存在于地球,也存在于其他星球。

  与主流动物群体相比,人们对栉水母的认识还非常浅薄。从表面上看,它的身体与水母非常相似:凝胶状,呈椭圆形或者球形,身体一端长有圆形的口。海洋中生活有大量的栉水母,但在很长一段时间里,科学家都忽视了它的重要性。二十世纪时,教科书中的栉水母插图通常是上下颠倒的:它的口像水母一样朝着海底。然而在实际生活中,栉水母漂流时口是朝向海面的。

  水母通过肌肉控制身体形态,实现在水中的运动。栉水母与水母不同,它们利用上千根纤毛来游泳。水母用刺人的触手捕食,而栉水母则利用两根能够分泌黏性物质的触手捕食。栉水母的捕食触手是充分适应环境后的进化产物。在自然界中,没有任何一个动物能像它一样根据环境进化出类似的功能和身体结构。栉水母是非常贪婪的捕食者,善于采用埋伏的策略捕捉猎物。它将自己枝状的黏性触手摊开,形成类似于蜘蛛网一样的东西。接着它会一丝不苟的抓住触手上的猎物,一个也不放过。

  十九世纪晚期,科学家开始研究栉水母的神经系统。他们通过显微镜看到的东西似乎普通平凡,没有什么特别之处:栉水母身体下端有一大团神经细胞,体内分布有扩散开来的神经网,少量粗大的神经束延伸至两个触手和八束纤毛末端。上世纪六十年代,科学家利用电子显微镜在栉水母的神经细胞之间发现了好像是突触的东西。突触里有气泡状的隔室,能够释放刺激周围细胞的神经递质。

  科学家向活的栉水母体内注入钙。此后,栉水母体内出现了电脉冲。老鼠、蠕虫、苍蝇、蜗牛和其他所有动物的神经系统受到钙的刺激后也会出现电脉冲。对正确的神经施加刺激之后,研究人员甚至能让栉水母的纤毛按照与原来不同的模式摆动。如此一来,栉水母便会由前向后倒着游。

  简而言之,无论是外观还是功能,栉水母的神经与其他动物并无不同。因此生物学家便做出假定:栉水母和世界上的其他动物是一样的。人们用看待栉水母的方式看待所有动物的进化过程。实践证明,这是一种大错特错的观点。

  上世纪九十年代之前,科学家一直都将栉水母放在生物树的底端。科学家认为栉水母应该位于刺细胞动物旁边的那个分支,也就是与水母、海葵和珊瑚同属一个分支。水母和栉水母都有肌肉,都有在体内呈扩散状但却未能浓缩成大脑的神经系统。除此之外,它们的身体都异常柔软且处于不稳定状态。大多数时候,水母和栉水母的身体都是透明的。

  进化树上,水母和栉水母下面还有两个分支。处于这两个分支的动物明显更加原始:扁盘动物和海绵动物。它们体内没有任何一种类型的神经细胞。海绵动物尤其原始,它好像刚刚达到了能被称为是动物的标准线 年,英国生物学家亨利·詹姆斯·克拉克(Henry James Clark)证明海绵的确是一种动物。而在此之前,人们甚至都觉得它根本不是动物。

  在动物出现之前的时代,地球充满了类似于今天变形虫、草履虫这样的单细胞原生生物。如此来看,海绵应该算得上当今世界中最接近那个古老时代的生物。研究人员认为,古老的原生生物聚集到一起,形成了高度较高的族群。每一个细胞的鞭毛(类似于纤毛的丝状细长结构)不再用于游泳,而是用于进食。在这个过程中,海绵完成了进化。

  研究人员的这个说法侧面支持了一个方便实用的观点:生物树的分支连续不断,越靠上分支里的动物神经系统越复杂。动物的神经系统是一步一步慢慢进化出来的,且存在向更复杂神经系统进化的趋势。神经细胞的诞生在进化过程中有着非凡的意义,那一瞬间之后,如今地球上的所有动物才有了存在的可能。此后,神经细胞只经历过一次意义重大的事件:聚合形成集中化的大脑。其他各种证据纷纷为这种观点提供了证明。昆虫和人类体内单个神经细胞的排列方式有着惊人的相似性,两者神经细胞组成影响情景记忆能力、空间导航能力和整体行为神经回路的方式也非常类似。实际上,科学家认为世界上第一个大脑出现的时间很早,可能早在昆虫和脊椎动物的祖先分化出两种不同的进化方向之前就已经存在于世。如果这是真的,那大脑出现之后的 5.5-6.5 亿年时间就应该只存在一条“故事线”:生物树上,从上到下的多个不同物种都具有同样的大脑基础结构。

  这张大脑的进化图很合理。但在 Friday Harbor 海洋实验室观察研究栉水母后,莫罗兹开始怀疑这种观点是个彻头彻尾的错误。为了验证自己的想法,他收集了好几个不同种类的栉水母。他先将这些栉水母的神经组织切成薄片,然后滴上用能检测多巴胺、血清素和一氧化氮(这三种物质是动物体内最常见的神经递质)的化学染色剂。完成操作后,他在显微镜下观察了一次又一次。然后,他没有在样本中看到任何黄色、红色或者绿色的斑痕。

  莫罗兹说:“重复这个实验之后,你就会发现栉水母其实是一种非常不同寻常的动物。”他猜测栉水母不仅与姐妹群(sister group,在分支分类学中具有一个不为其他分类单元所共有的祖先的两个分类单元称为姐妹群——译者注)中的水母存在差别。相比于地球上任何其他动物的神经系统而言,栉水母的神经系统都是独一无二的。

  栉水母似乎走上了一条与其他生物完全不同的进化之路。不过,莫罗兹不确定自己的想法是否正确。他只是检测了栉水母体内的几个重要化学物质而已。如果现在就发表论文,人们一定会无视他。他说:“想要提出非凡的观点,你就要找到非凡的证据。”为此,他踏上了一条漫长而艰辛探索之路。最终,他用了比当初计划进度的还要长很久的时间才找到答案。

  为了用其他技术(比如基因观察技术)研究栉水母,莫罗兹开始申请经费。在多次碰壁之后,他最终放弃。当时的莫罗兹还很年轻,而英文期刊是吸引大家广泛的不错渠道。为此,离开苏联没几年的他开始在英文期刊上发表论文。他暂时将栉水母的研究搁在一旁,转而从事自己的主要工作——研究蜗牛、蛤蜊、章鱼和其他软体动物的神经信号。十二年后,他因为一次偶然的机会再次回归让自己痴迷不已的栉水母研究之中。

  2007 年,他借参加科学会议的机会短暂的访问了 Friday Harbor 海洋实验室。一天晚上,他在码头散步。1995 年,他为收集海洋生物而在这个码头上待了很久。偶然之间,他在一盏路灯照射的海水中发现了闪着彩虹光泽的栉水母。相比当年,如今的科学技术有了质的飞跃。人们不用再等待数年,只需几天便可绘制出一种生物完整的基因组图谱。现在的莫罗兹也早已功成名就,在佛罗里达大学有着自己的实验室。他终于能够利用各种技术和设备解决自己当年好奇心留下的谜团了。

  他取来一张网,从水中捞起数十个名叫太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei)的栉水母。将这些栉水母冷冻好之后,他把它们寄回了佛罗里达州的实验室。三周之后,他绘制出太平洋侧腕水母的部分“转录组”——5000-6000 个在太平洋侧腕水母神经细胞中积极活跃的基因序列。结果令人大吃一惊。

  首先,基因序列表明太平洋侧腕水母缺少合成各种其他动物体内常见神经递质的基因和酶。其实,太平洋侧腕水母缺乏的不仅仅是莫罗兹 1995 年注意到的那些神经递质——血清素、多巴胺和一氧化氮——它体内也没有乙酰胆碱、章鱼胺、去甲肾上腺素和其他物质。同样,太平洋侧腕水母还缺少一种受体基因,因此神经细胞无法捕捉神经递质,也无法对神经递质做出响应。

  这个结论验证了莫罗兹多年来的猜想:1995 年,导致他未能在栉水母神经内找到常规神经递质的原因不是实验操作存在问题,而是栉水母压根就不使用这些神经递质。用莫罗兹的话说,这是一个“巨大的惊喜”。

  他说:“所有动物都依靠神经递质传递信息——水母、蠕虫、软体动物、海胆、人类,无一例外。这些动物使用同一套化学物质在体内传递信号。”但不知为何,栉水母进化出了一套充斥着与众不同化学物质的神经系统。到目前为止,我们上不清楚栉水母使用的神经递质究竟是什么东西。

  莫罗兹得到的转录组的基因组 DNA 序列还表明,栉水母体内同样缺少很多其他基因。地球上的其他动物体内均携带有这些基因,因为它们在神经系统的构建和运转过程中发挥着决定性作用。太平洋侧腕水母体内缺少很多名叫离子通道的常见蛋白质。一般来说,离子通道能形成在神经内迅速传递的电信号。太平洋侧腕水母体内也缺少引导胚细胞经过复杂转化最终形成成熟神经细胞的基因。另外,太平洋侧腕水母体内还缺少一种广为人知的基因:它能逐步将神经细胞连接起来,使之成为成熟且功能健全的神经回路。莫罗兹表示:“栉水母可不是仅仅多了或者少了几个基因。它有着与众不同的神经系统,堪称是大自然宏大而新颖的设计。”

  栉水母的神经系统由独特的化学物质和基因构成。换言之,它的神经系统从一开始就走上了与地球上其他动物截然不同的进化之路。这是趋同进化的典型案例:栉水母这个物种利用一切可以利用的基因原材料进化出自己独特的神经系统。栉水母的神经系统与地球上其他动物的神经系统采用了不同的进化路径。从某种意义上而言,它拥有一个外星式的神经系统。

  但栉水母带给我们的惊喜远不止如此。事实上,栉水母与其他动物截然不同的不仅仅是神经系统。栉水母控制肌肉发育和功能的基因异常独特。人们曾经以为所有动物体内都携带有几种常规调节形体的基因,然而栉水母是个例外。这些调节形体的基因包括帮助各个器官形成具有专门功能细胞的微 RNA 基因(micro-RNA gene)和将身体划分为不同部分的 HOX 基因。动物是像蠕虫或者龙虾一样身体分为好几段,还是像人类一样拥有分段式的脊柱和指骨?这都要由 HOX 基因说了算。像海绵和扁盘动物这样的低等生物体内都携带有这类调节形体的基因,但栉水母体内却偏偏没有。

  所有这一切事实都指向一个令人震惊的结论:虽然结构比海绵和扁盘动物更复杂(海绵和扁盘动物没有神经细胞和肌肉,实质上也没有其他各种具有专门功能的细胞类型),但是栉水母的确应该属于生物树上那个最古老、最初始的分支。在生命起源之后的 5.5-7.5 亿年之间,栉水母以某种方式成功进化出了复杂程度与水母、海葵、海星、很多类型蠕虫和甲壳类动物类似的神经系统和肌肉。尽管缺乏很多基因,但栉水母利用其它替代性基因实现了进化。

  莫罗兹尝试在 2009 年发表自己的研究结果,但论文惨遭退稿。于是,他继续在栉水母身上开展更多的实验。

  莫罗兹在 2010 年之前就为自己的研究发现找到了各种证据。此时其他研究团队也开始取得进展,慢慢拼凑出他已经证明过的科研成果。这让莫罗兹备感忧虑。历经这么多年的探索之后,其他人可能在莫罗兹有机会发表论文之前抢先将这一研究成果公诸于世。

  首先,《自然》杂志(Nature)在 2008 年发表了一篇质疑生物树基本结构的文章。很长一段时间以来,生物界一致认为海绵处于生物树中最原始的第一个分支之上。但是《自然》杂志的文章对这个观点进行了批判。为了重建 77 个不同物种(其中包括两种栉水母)之间的进化关系,作者对比了 150 个基因的 DNA 序列。这是历史上第一次有论文公开表示简单的海绵动物不应被放在生物树中最古老的分支上。相反,这个位置应该属于复杂的栉水母。文章共同作者之一的史蒂文·哈多克(Steven Haddock)是蒙特雷湾水族馆研究中心(Monterey Bay Aquarium Research Institute)的生物学家,他说自己和同事提出的观点引起了一场科学界的“大风暴”。

  2013 年 12 月,另一个研究团队发表了历史上首个针对栉水母的基因组研究。他们研究的栉水母叫做淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi),与莫罗兹研究的太平洋侧腕水母有所区别。这篇发表在《科学》杂志(Science)的论文也认为相比于海绵而言,栉水母才是进化分支树上最接近万物起源的生命。

  此后的几个月中,海绵才是地球上最早动物这个曾经根深蒂固的观点遭到了进一步的挑战。一百五十多年来,人们一直认为海绵差不多只是由一群单细胞生物体组成的生物,而这些单细胞生物体则被认为是所有动物的祖先。加拿大埃德蒙顿市阿尔伯塔大学(University of Alberta)的萨莉·莱斯(Sally Leys)是世界顶级的海绵生物学家。2014 年 1 月,她公开质疑这个历史悠久的观点。详尽的研究表明,海绵和一种叫做领鞭毛虫(choanoflagellate)的原生生物分别利用不同的基因和蛋白质构建起看上去很相似的躯体结构。因此,海绵不可能是由任何类似领鞭毛虫的生物进化出来的。在显微镜下观察时,你会发现海绵和领鞭毛虫的相似性只不过是趋同进化领域又一个充满欺骗性的例子:两个毫无关系的生物体进化出拥有类似功能的相似结构,但实际上它们各自使用的原材料基因却截然不同。

  莱斯的研究击碎了证明海绵是生物树上最早出现动物的间接证据。真正能算得上地球上最古老动物的还应该是栉水母,而它却被人们错认成一种普通水母。栉水母比海绵复杂很多,还有神经系统、肌肉和其他器官,但它的确是地球上最古老、最接近所有动物起源的动物。

  但是,上述研究都没有具体观察分析栉水母的神经细胞。因此全世界还是不知道莫罗兹发现的核心奥秘:栉水母有着与其他动物截然不同的神经系统。

  莫罗兹用多年时间试图补全证明自己观点的证据。他的研究团队渐渐完成了对太平洋侧腕水母剩余基因组的测序工作。太平洋侧腕水母的 DNA 序列非常不同寻常,有时候科研人员利用现代基因测序技术都无法彻底将其绘制出来。莫罗兹雇了三十六个学生,专门帮助自己详细研究栉水母独特神经细胞中究竟是什么基因得到了表达。从胚胎期到逐渐发育成熟的过程中,栉水母的神经细胞是如何联系在一起进而形成神经回路?这也是学生们需要搞清楚的问题。

  2014 年 6 月,莫罗兹终于在《自然》杂志上发表了自己对太平洋侧腕水母基因组的研究成果。他的研究历时七年,详细可靠的证明栉水母的神经细胞和神经系统是由与其他动物截然不同的方式进化而来。在他看来,太平洋侧腕水母是地球上最接近外星大脑的东西。

  栉水母是一个极端且令人瞩目的例子,但它证明的却可能是一种普通而常见的进化模式:正如眼睛、翅膀和鱼鳍在动物进化过程中经历了多次的进化一样,神经细胞也经历了同样的过程。莫罗兹认为世界上有 9-12 个独立的神经系统进化起源:刺细胞动物(包括水母和海葵)中至少有一个,棘皮动物(包括海星、海百合和海胆)中有三个,节肢动物(包括昆虫、蜘蛛和甲壳纲动物)中有一个、软体动物(包括蛤蜊、蜗牛、鱿鱼和章鱼)中有一个,脊椎动物总有一个。如今,栉水母中也至少有一个。

  他说:“形成神经元的方式不止一种,形成大脑的方式也是多种多样。”在每一个进化树的分支上,物种都经历了随机的基因复制和基因突变。在这个过程中,动物随意的选择不同类型的基因、蛋白质和化学物质来构建自己的神经系统。

  虽然进化渠道各不相同,但生物树上不同物种却有着看起来十分相似的神经系统。这实在令人陶醉。图森市亚利桑那大学神经解剖学家尼古拉斯·施特劳斯福尔德(Nicholas Strausfeld)的研究成果就是很好的例证。他和团队成员发现影响昆虫嗅觉、情景记忆能力、空间导向能力、行为选择和视觉的神经回路与在哺乳动物体内发挥同样功能的神经回路几乎完全一致。不过昆虫和哺乳动物用来构建各自神经回路的基因组虽有相同部分,但总体来看依旧存在差异。

  昆虫和哺乳动物神经回路之间的相似性证明了进化过程中的两个关键性原则。对于任何存在生命的星球来说,这两个原则可能都具有极其重大的意义。第一个原则是进化趋同:昆虫和哺乳动物在进化树上处于相隔甚远的两个分支之上,但它们最终进化出相同结构的神经系统。造成这一现象的原因是它们都需要解决相同的根本性问题。第二个原则是共同历史:虽然很多动物的神经系统构成方式存在差异,但它们至少都带有共同起源身上的某些元素。对地球上的动物而言,它们神经系统的进化过程中都利用了化学物质,而这些化学物质是早期地球物理环境和化学环境共同作用的产物。

  四十亿年前,地球上的第一个细胞为了适应环境进行了一次生死攸关的进化。实际上,所有神经系统使用的大部分基础信息传递机制可能都是从四十亿年前那次进化逐步进化而来。早期的细胞可能生活在水中,比如像温泉或者盐水池中。这样的水生环境中蕴含有能够威胁生命的溶解矿物质(比如钙)形成的混合物。类似 DNA、RNA、ATP 这样的重要生物分子与钙接触后便会结合在一起,形成难溶的粘性物质。这种粘性物质与浴缸中形成的浮渣非常类似。因此生物学家做出推测,认为早期生命一定进化出能将钙阻挡在细胞之外但却允许最少量的钙离子进入细胞的防御机制。同时,早期生命还必须进化出能在细胞内钙离子水平升高时发出警报的系统。此后的动物进化过程便利用这种细胞对钙的复杂反应能力实现细胞之间的信息传递。信息传递机制完善后,微生物便能控制用来移动的纤毛和鞭毛,人类便能控制肌肉细胞的收缩和神经细胞的电信号发射。大约五亿年前,地球上开始渐渐出现神经系统。此时,许多在构建神经系统过程中发挥关键作用的物质早就准备就绪。

  这些进化原则极具启示作用,能帮我们更好的理解动物的进化过程,理解地球上和其他星球生命可能采用的进化方式。它们阐明了偶然事件和必然事件在长达数十亿年进化过程中的相对重要性。

  已故的哈佛大学古生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)在《美好的生命》(Wonderful Life)一书中就进化过程的偶然事件发表了自己的看法:大规模物种灭绝和进化创新在动物的进化历史上发挥了同样重要的作用。他指出 5.7 亿年前的寒武纪(Cambrian)时,地球上动物种类丰富,各种动物的门(生物学中把具有最基本最显著的共同特征的生物分为若干群,每一群叫一门——译者注)数比如今还多。然而,大规模物种灭绝渐渐将这些生物树上的早期分支“修剪掉”。物种灭绝创造了更广阔的生态空间,使得幸存下来的物种能够在进化过程中实现多样化。换言之,物种灭绝加速了进化的过程,为生物多样性创新提供了机会。

  与此同时,剑桥大学的古生物学家西蒙·康威·莫里斯(Simon Conway Morris)强调了趋同进化的重要性:无论经历多少次重复,物种的进化过程都倾向于得到相同的结果。即便物种在生物树上处于相隔甚远的不同分支,即便物种在构建相似结构时使用的蛋白质和基因不尽相同,但它们最终进化的方向是大概一致的。

  按照逻辑继续思考两位古生物学家提出的观点,你就会得出一个令人吃惊的结论。如果地球上的时光倒流,经过多次进化之后再到 2017 年时,世界的物种可能和如今不完全一致。哺乳动物、鸟类,甚至是全部脊椎动物都可能不会出现在地球之上。但是,物种进化过程中出现的多样性最终将为复杂精密大脑的出现奠定基础。不过那时,物种进化过程中的多样性可能体现在生物树上其他分支之中罢了。

  科学家一直在猜测外星可能存在何种生命。有一种极具煽动性的观点得到了很多人的支持:外星生命与我们所知的任何生命形式都不一样,而且它们可能早就存在于地球之上。很长一段时间以来,人们认为地球上只出现过一次生命。但是,地球上其实可能已经出现了两次或者更多次生命。人类渐渐统治地球,其他物种则退缩到大自然的角落之中。我们很难探测到“影子生物圈”(shadow biosphere,存在于地球或地球之外却没有被人类发现的生物体的学术总称。该生物可以是微生物也可以是智慧体——译者注),因为这类生物体内可能并不含有 DNA、蛋白质或者其他我们用来侦测生命活动的化学物质。

  栉水母门动物并非完全与众不同。它们与人类体内含有相同的化学物质。即便如此,栉水母门动物依旧算得上一种影子生物。栉水母是人类遗散多年的表亲,而我们此前甚至都不知道地球上还存在有算得上自己表亲的生物。

  地球上的人类已知生物用大量蛋白质和基因构建起自己的大脑和肌肉。在这个过程中,栉水母使用的蛋白质和基因非常特立独行。它的存在让我们有机会探索一个庞大的问题:神经系统的相异性能大到什么程度?我们真的了解生命感知周围环境和做出反应的方式吗?

  栉水母让人们产生了不少很有帮助性的深刻见解。如此一来,我们便能更好预测其他星球上神经系统的样子。也许在外星上,另一种形式生命的神经系统不是由 DNA 和蛋白质组成。进化生物学家们认为,即便是外星生物最终也会倾向于进化出相似的组织结构。伦敦大学学院(University College London)的生物化学家尼克·莱恩(Nick Lane)表示,外星生命可能将自己的细胞包裹在某种形式的细胞膜中,利用细胞膜内外酸碱度或者离子浓度的差异来传递电化学信号。地球上的生命采用的就是这种方式。我们从古代陨石中提取出很多化学物质,即便地球生物细胞膜中含有的化学成分与陨石中的化学物质不完全一致,陨石中的化学物质还是可以轻松的构成地球生物体内的细胞膜。一旦细胞膜成为外星生命的“标配”,一场与地球上类似的神经系统进化过程便会慢慢开始。

  莫罗兹还在研究栉水母,希望从中得到更多启发。在很长一段时间里,科学家一直不重视栉水母。造成这一现象的部分原因是栉水母太过脆弱,因此人们很难在实验室中针对活的栉水母开展研究。莫罗兹在一艘船上安装了用于基因测序、培养胚胎和刺激活体生物神经细胞的现代科研设备,顺利的解决了这个难题。他希望梳理清楚栉水母的神经回路的形成过程,进而了解更多有关大脑进化的一般原则。同时,他还想在栉水母身上测试这些原则是否真的具有普适性。

  为了得到今天我们所了解的这些研究结论,莫罗兹已经付出了多年的努力。为了更清楚的认识到栉水母与其他地球动物的不同之处,莫罗兹最初不得不忽视很多此前学者辛苦研究得来的成果。他说:“我最初的假设和教科书写的东西一脉相承。”他用了整整二十年时间才找到新的研究思路。

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