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新研究改写了鳃的进化故事

鳃以帮助大多数鱼类在水下呼吸而闻名。 但鲜为人知的是,鳃可以调节鱼类血液的盐分和 pH 值平衡,这是肾脏在其他动物中发挥的重要作用。 这种鲜为人知的鳃功能统称为离子调节,传统上被认为是与呼吸同步进化的。

但令人惊讶的新研究发表在 自然 正在为鳃的进化故事增添新的早期篇章。

“我们的工作表明,我们类似蠕虫的祖先的早期、简化的鳃在离子调节中发挥了重要作用。而这种作用可能早在鳃开始时就已经开始了,远在它们在呼吸中发挥任何作用之前,”说在不列颠哥伦比亚大学 (UBC) 期间领导这项研究的动物学家迈克尔·萨克维尔 (Michael Sackville) 博士。

“这确实颠覆了我们对鳃和鳃功能如何进化的理解。”

100 多年来,鳃和肺的进化一直吸引着包括达尔文在内的生物学家。 在这项研究之前,人们认为在脊椎动物生命刚开始的时候,鳃首先被用于呼吸和离子调节。 在这个传统的时间线中,这两个功能从皮肤转移到鳃,帮助脊椎动物从小型的蠕虫状生物过渡到更大的活跃鱼类。 这种从“小而虫”到“大而多鱼”的转变是脊椎动物进化中的标志性事件。

该研究通过比较今天还活着但属于不同谱系的三种动物来追溯鳃的进化历程:七鳃鳗是脊椎动物,文昌鱼和橡子蠕虫是脊椎动物的近亲。 研究人员假设动物之间共享的任何鳃功能都是从一个共同的祖先那里继承来的,这被认为是在 5 亿多年前首次出现简单鳃的时候。

“我们发现鳃只用于我们的脊椎动物代表呼吸,而且只有随着体型和活动的增加,”UBC 动物学家和该论文的资深作者 Colin Brauner 博士说。

“但是我们在所有三种动物的鳃中都发现了离子调节细胞。这使我们能够将鳃离子调节的起源一直追溯到早期的氘核动物,当时人们认为非常简单的鳃结构首先进化了。这一发现支持了早期脊椎动物首次使用鳃呼吸的经典故事,但为这个故事增加了一个令人兴奋的新的、更早的章节,显然值得进一步研究。”

该研究是与蒙特利尔大学和剑桥大学的研究人员合作进行的,并由加拿大自然科学与工程委员会和皇家学会资助。

故事来源:

提供的材料 英属哥伦比亚大学. 注意:内容可能会根据样式和长度进行编辑。

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