没有肌肉照样运动

2011/05/16 01:18:18

耶拿 ( 2011年5月12日) 所有动物的移动，猎豹快，而蜗牛慢。至少根据普遍的观点，肌肉的收缩是运动的基础。但是也有动物群体，根本没有任何肌肉可言，就像它们在肌细胞进化前来自于进化道路的另一分支。然而这些动物群体，比如海绵动物，它们是不能移动的。海绵动物没有肌肉也能收缩。根据亚里士多德在公元前350年的描叙，这种收缩运动方式早在古希腊时期为海绵捕捞者所识。

以（德国）弗里德里希席勒大学耶拿副教授Michael Nickel博士为首组成一个的科学家小组对该项课题–没有肌肉的运动进行调研。来自系统动物学和进化生物学研究所的科学家们最感兴pages/2011/05/16/20110516-011818.md趣的是在进化方面，尤其是对以下问题：哪些进化先驱从肌细胞衍生而来？这一项新研究将在《实验生物学杂志》2011年5月15日出版（Band 214, doi: 10.1242/jeb.049148）.进化生物学研究者在这个问题上给出了新的答案：海绵动物的那些细胞是能收缩的？本文的研究人员是依靠利用同步加速器辐射的X射线为基础显微断层显像技术创建的立体（三维）图像来进行分析研究的。从而，耶拿科学家通过与盖斯特阿科特的亥姆霍兹中心合作利用汉堡的德国电子同步加速器将海绵动物的收缩和伸展以三维构造方式进行比较和形象化显现。

“我们研究方法的关键特征是利用三维数据来测量海绵的体积和表层面积，” Nickel.说道。“虽然三维体积分析广为人知，并应用在技术科学中，但它很少在动物学研究领域使用—尽管它可能提供巨大的潜在信息。”因此，Nickel的团队能够表明海绵动物的内外表面，所称的上皮细胞，即所谓的pinacozytes，是能然海绵身体的强烈收缩的根由。如此，耶拿的科学家们解决了一百多年由于细胞收缩引发的争论。原来海绵动物薄纱状纺锤形细胞和上皮细胞被认为可能能引起收缩的“选手”—但是现在耶拿的科学家们能证实真正的引起收缩的肇事者。

耶拿研究者的新发现使肌肉系统的进化发展研究有了新的进展。“肌肉早期的进化情况至今并未被研究揭秘，根据目前对肌肉细胞的科学研究似乎从默默无闻到浮出水面。” Nickel博士说道。“ 可以肯定的是，一定存在肌细胞进化的前任系统，只是到目前还不为人所知。”“海绵动物的上皮细胞现在是生物进化领域研究的前沿。“有很多证据表明海绵动物细胞和其他所有动物的肌肉细胞来源于共同的有收缩性细胞的祖先。将来的国际科研合作会利用基因组和基因表达的相关数据对此进行分析。

The contractile sponge epithelium sensu lato - body contraction of the demosponge Tethya wilhelma is mediated by the pinacoderm

Nickel M, Scheer C, Hammel JU, Herzen J, Beckmann F

Journal of Experimental Biology, 2011, 214(10): 1692-1698. doi: 10.1242/jeb.049148

Sponges constitute one of the two metazoan phyla that are able to contract their bodies despite a complete lack of muscle cells. Two competing hypotheses on the mechanisms behind this have been postulated to date: (1) mesohyl-mediated contraction originating from fusiform smooth muscle-like actinocytes (‘myocytes’) and (2) epidermal contraction originating in pinacocytes. No direct support exists for either hypothesis. The question of agonist-antagonist interaction in sponge contraction seems to have been completely neglected so far. In the present study we addressed this by studying sponge contraction kinetics. We also tested both hypotheses by carrying out volumetric studies of 3D synchrotron radiation-based x-ray microtomography data obtained from contracted and expanded specimens of Tethya wilhelma. Our results support the pinacoderm contraction hypothesis. Should mesohyl contraction be present, it is likely to be part of the antagonist system. We conclude that epithelial contraction plays a major role in sponges. Contractile epithelia sensu lato may be regarded as part of the ground pattern of the Metazoa.