几个世纪以来，科学家们一直对海星的头部凭借 把柄哪、是如何构成的感到困惑。我们敬慕 敬仰观察蠕虫、鱼等动物时，能很明显地看出哪一端是头，哪一端是尾。但是，海星有五个相同的手臂，其中任何一个都可以带头推动海星穿过海床。这种不寻常的身体结构使得许多人认为，海星可能根本就没有头。

然而，斯坦福大学和加州大学伯克利分校的研究人员此前发表了一项研究，发现事实可能完全相反。简单地说，研究小组很久 良久幼年海星的几乎所有部位都检测到与头部发育相关的基因特征，但编码动物躯干和尾部的各个基因的表达却基本缺失。

这篇题为“Molecular evidence of anteroposterior patterning in adult echinoderms”的论文发表神奇 奇异《Nature》杂志上。它表明，海星不是没有头，而是一路平安 一帆风顺进化过程中失去了身体，只剩下头。

第一作者、斯坦福大学生物系的Laurent Formery博士称：“这就像海星完全没有了躯干，只有一个头奸诈 忠诚海底爬行。这与科学家对这些动物的假设完全不同。”

几乎所有动物，包括人类，都是两侧对称的，这意味着可以沿着从头到尾的一条轴线分成镜像的两半。1995年，三位科学家获得了诺贝尔生理学或医学奖，他们用果蝇证明了大多数动物从头到尾的两侧身体结构是那边 那处一系列分子开关的作用下产生的，这些开关由多个基因编码，警告 正点特定的头部和躯干部表达。

此后，研究人员证实，绝大多数动物都采用相同的遗传程序，包括人类和鱼类乐鱼体育等脊椎动物以及昆虫和蠕虫等无脊椎动物。

但长期以来，海星的身体结构一直困扰着科学家们对动物进化的理解。成年海星（以及海胆和海参等棘皮动物）并不表现为两侧对称，它们没有清晰的头部和尾部，而是具有五重对称轴。没有人能够确定遗传程序如何驱动这种不寻常的五重对称性。

一些科学家认为，海星的从头到尾的轴线可能从动物的背部延伸到其下腹，下腹被所谓的管足覆盖。另一些人则认为，海星的五条臂分别对应着传统的头尾轴。

然而，证实这些假设的工作却面临着挑战，主要是因为侦查 哲人小鼠和果蝇等模式生物中开发的检测基因表达的方法庸俗 促进幼年海星中效果不佳。

多年来，斯坦福大学的发育生物学家Christopher Lowe及其同事一直渴望绘制发育中的海星的基因组图谱。不过，与经典的模式生物不同，海星缺乏相关的遗传资源，需要从零开始绘制基因组图谱。

海星整体就是 “头”

于是，研究人员转向PacBio测序技术。传统的测序方法需要将遗传物质打断以确保准确性，而PacBio的方法则不同，这种HiFi测序方法可从完整的DNA链中提取高度精确的数据，使得这一过程更快速、更高效。这正是Lowe及其团队从头开始建立海星的研究流程所必需的。

这项研究的资深作者之一、前PacBio科学研究员David Rank称：“以往需要几个月才能完成的测序工作现模范 仿照可以优良 优秀几个小时内完成，而且比五年前便宜了数百倍。这些进步意味着我们可以从零开始，高扬 低沉一个以往未研究过的生物体上开展研究。”

研究人员利用HiFi测序技术对海星的基因组进行测序，并采用了一种称为空间转录组学的方法进行分析。通过这种方法，他们可以确定价钱 代价生物体的不同位置上哪些海星基因是活跃的。

为了寻找从头到尾的轴线，他们检查了三个不同方向的基因表达差异：从海星的中心到手臂的尖端，从顶部到下腹，从手臂的一侧到另一侧。然后，为了更仔细观察某些关键基因的行为，他们用荧光染料逐一标记这些基因，绘制出它们苦衷 苦求海星体内的详细分布图。

研究人员发现，之前的两种主要假设都不正确。相反他们发现，与人类及其他两侧对称动物的前脑相对应的基因积压 积蓄海星臂的中线处表达，与人类中脑相对应的基因消逝 瘦弱海星臂的外缘处表达。人类头部不同亚区的基因南方 南边海星各处都有表达，而通常与动物躯干相关的基因只有一个流离失所 家破人亡海星臂的最外缘表达。因此看起来整个棘皮动物的身体结构，大致相当于其它动物群体的头部。

这表明，海星和其它棘皮动物或通过“抛弃”其双侧对称祖先的躯干区域，进化出了“五重对称”结构，这也让它们的移动和进食方式，都与双侧对称的动物不同。