【生物基因】水母眼睛解開視覺演化之謎

■ 兩隻水母在海裡相撞，水母A罵道：「走路不長眼睛呀！」水母B則問：「什麼是眼睛？」A說：「不知道！上次我撞到別人的時候他也是這樣罵我的。」其實水母不只有眼睛，還非常精細發達。生物學家研究水母的視覺基因，可望解開視覺演化之謎。

編譯 ∣ Gerda

　　眼睛是演化的奇蹟之一，達爾文稱之為「極致完美的器官」。但在動物界裡五花八門的各種眼睛形式到底是來自於單一的起源，還是有數十種不同的源頭，則一直爭論未休。

　　最近一項有關水母視覺基因的研究指出，視覺構造很可能只有單一源頭。早在脊椎動物與無脊椎動物分流前，水母的祖先便已悠游於古代海洋中，是一種歷史綿長久遠的生物。瑞士巴賽爾大學細胞生物學家葛興（Walter Gehring）表示，儘管眼睛後來有多次分化發展，但都可以追溯到同一個原型（prototype）。

　　這項研究2010年6月27日發表在美國國家科學院學報（Proceedings of the National Academy of Sciences）上，由葛興領導的研究團隊從一種叫做Cladonema radiatum，有著極度精密眼睛的水母身上分離出基因，這些基因屬於Pax家族。

　　在過往研究中，葛興已發現了一種叫做Pax-6的基因，它被認為是生物體視覺發展的「主調節器」，簡單自果蠅、複雜至人類與老鼠，要發展出眼睛都得仰賴它。若事情果真如此，那麼視覺的起源或許來自同一個源頭------但是水母身上找不到Pax-6基因，因此較高等生物的眼睛還是有可能是獨立演化出來的。

　　葛興的團隊又找到了好幾種Pax基因。當他們把Pax基因轉植到果蠅身上時，果蠅長出了多餘的眼睛。顯示Pax-6不是一切生物共通的基因，「整個Pax家族」才是。

　　「我們相信眼睛在同一個門之中演化出來，」葛興說，「所有高等生物都有Pax-6，而水母則有Pax-a或Pax-b。」

野生俄羅斯娃娃假說

　　接下來的問題是，Pax基因與它構成的結構從何而來。葛興認為，Pax基因透過水母與渦鞭毛藻（dinoflagellates）的共生關係抵達前者體內。渦鞭毛藻是一種單細胞海底浮游生物，其中一部份在單個細胞內便具有與人體近似的眼睛結構。他推測，水母吸收渦鞭毛藻，而渦鞭毛藻吸收含有Pax基因的紅海藻，紅海藻又吸收對光線敏感的藍綠藻。一層一層地吸收，就像「野生俄羅斯娃娃」一般。

　　接下來，葛興團隊的目標是在水母基因組中，尋找渦鞭毛藻基因。他表示：「演化機制是很保守的，只有運作順暢的機制才會派上用場。」

原文出處：Flexibly deployed Pax genes in eye development at the early evolution of animals demonstrated by studies on a hydrozoan jellyfish（PNAS）