科學講堂：海星無身也無腦 演化之謎待解
地球上的動物種類繁多，各有差異，不過很多都跟我們有類似的身體構造：身體左右對稱，當中有一條明顯的主軸；這條主軸更定義了頭部和尾部；不過當然也有例外的，海星就是一個明確的例子，牠的身體不僅呈輻射對稱，而且可以說是「有頭無尾」。那麼海星是怎樣發展出和我們不同的身體構造的？牠們身體的不同部分又如何和我們的相比擬？今次就跟大家討論一下。
海星的身體構造如何比擬？
不說不知，海星被分類為棘皮動物（echinoderm），與脊椎動物同樣屬於後口動物（deuterostome）這個龐大類群，因此可以想像海星是我們在無脊椎動物中的「遠親」。通常情況下，脊椎動物和海星的身體構造相去甚遠，因此從解剖的角度去比較兩類動物的器官結構可能不太容易理解。
有見及此，近日就有研究人員從基因的層面出發，比較兩類動物之中，驅使不同身體部位發展的基因有何異同。比如說在脊椎動物中，驅使頭部發展的是一組基因，而另一組基因則負責軀幹和尾巴，這樣就可以構成一條中央的主軸。
那麼海星的身體構造又是怎樣的呢？研究人員分析了海星的36條基因，確認它們負責海星身體的哪個部位，再找出它們對應其他動物的什麼部分。海星的口部位於身體中央，再連接5隻觸手，研究發現，其他動物負責頭部頂端的基因，卻在海星口部的周圍出現；至於海星觸手的末端部分，則對應其他動物頭部底層的位置（例如嘴唇）。
如果硬要作比喻的話，海星有點像一種只有頭的生物，海星的觸手相當於其他動物的嘴唇或下巴。也就是說，負責頭部的基因在海星身上負起了大部分的責任。至於在其他動物之上負責軀幹的基因，則只在海星的身體內部臟器上出現，而並沒有在海星身體的表面產生效用。
值得注意的是，即便我們將海星比喻為一個「只有頭」的生物，但在這個頭部裏，實則是沒有腦部構造的。
海星的這種身體構造，的確在其他動物之上不多見。很常見的「策略」是身體表面和內裏由同一組的基因負責，不像海星那樣，身體的內部和外表分開來處理了。這樣的安排自然能為海星帶來更大的彈性，不過實際上為海星提供了什麼優勢，在演化的過程中究竟是怎樣的環境造就了這種身體構造，現在還是未知數。
疑因便利移動放棄軀幹
海星的軀幹究竟為什麼會「消失」呢？在缺乏相關化石的狀況下，海星消去身軀的原因亦是一個謎團。科學家們猜想，也許5億3千萬年前的寒武紀時代繁衍出許多生物品種，獵食者突然增多。當時海星的祖先，或許覺得軀幹的構造並不特別方便牠們移動、捕捉獵物或避開捕獵者，因而慢慢放棄了軀幹。至於脊椎動物的祖先，則採納了不同的方法去解決這個問題：牠們發展出更多的肌肉，用以提升自己活動的速度。
小結
可惜的是，我們對脊椎動物和海星的共同祖先所知不多，雖然已有科學家指出，源於寒武紀時代的爬胃蟲（herpetogaster），可能跟這個共同祖先有些類似。希望在未來我們可以對這個祖先和牠們生活的環境有更多的認識，好讓我們可以分析出，為什麼脊椎動物和海星會踏上了如此不同的演化道路？
◆ 杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
