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为解决对非两侧对称动物形态缺乏深入理解，阻碍探究两侧对称与非两侧对称细胞和组织转变的问题，研究人员对淡水海绵 Ephydatia muelleri 的细胞和组织进行形态、行为及转录组学研究。结果发现多种新特征，其研究有助于理解动物细胞类型等的进化。
在神秘的动物演化长河中，探寻动物细胞类型、组织以及区域体轴规划的起源，一直是演化发育生物学（EvoDevo）领域的核心谜题。海绵（Porifera）作为最早分化的动物门类之一，虽然没有嘴巴、肠道、传统肌肉和神经系统，却能像复杂动物一样完成进食、排泄、繁殖等生命活动。然而，目前我们对海绵细胞如何形成组织、这些组织怎样构成不同身体区域，以及它们如何协同实现感知和主动行为等方面，认知还十分模糊。这主要是因为对海绵形态学的理解不足，成为了深入研究的一大阻碍。
为了揭开这些谜团，来自加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）等多个研究机构的研究人员，以淡水海绵 Ephydatia muelleri 为研究对象，开展了一系列深入研究。他们的研究成果发表在《EvoDevo》杂志上，为我们理解动物细胞演化提供了重要线索。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本采集与培养方面，收集 Ephydatia muelleri 的芽球（gemmules）并进行培养。借助荧光和电子显微镜技术，对海绵细胞和组织的微观结构进行观察；利用数字视频延时活体显微镜，记录细胞的行为特征；通过单细胞测序（scRNASeq），分析特定细胞的基因表达谱 ，从而深入探究细胞的分子特征。
研究结果如下：
- 海绵发育阶段及结构概述：Ephydatia muelleri 的芽球在室温下孵化，不同批次孵化时间略有差异，幼体海绵一般分为 5 个阶段。在第 5 阶段，海绵具有完整的水管系统，包括明显的领细胞腔（choanocyte chambers）、流入管（incurrent canals）、流出管（excurrent canals）和出水口（osculum）等结构 。
- 各组织和细胞类型的特征：
- 帐篷结构（tent）：由外上皮（exopinacoderm）和内上皮（endopinacoderm）组成，外上皮由扁平的五边形细胞构成，内上皮细胞呈扁平细长形。帐篷表面有小孔（ostia），由孔细胞（porocytes）形成 。
- 流入管：流入管的开口由一种新发现的筛状细胞（sieve cell）构成，这些细胞形成的结构与领细胞腔相连，起到筛选和引导水流的作用。
- 领细胞腔：是海绵进食的主要场所，由领细胞（choanocytes）组成，领细胞具有短粗的细胞体、微绒毛组成的领以及鞭毛。领细胞腔通过特殊结构与流入管和流出管相连 。
- 流出管和出水口：流出管由内上皮细胞排列而成，部分细胞有短的纤毛。出水口的内上皮细胞都有一对纤毛，其运动可能与水流调节有关 。
- 中胶层细胞（mesohyl cells）：包括多种细胞类型，如具有干细胞特性的原始细胞（archaeocytes）、快速移动的多能细胞（polyblasts）、储存细胞（cystencytes）等，它们在海绵的生长、修复和物质运输等过程中发挥着不同作用。
- 转录组学分析：对不同细胞类型进行 RNA 测序，发现领细胞表达的基因数量远少于原始细胞和储存细胞。原始细胞表达一系列与干细胞相关的基因，这表明其在维持细胞干性和细胞分化过程中具有重要作用 。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 Ephydatia muelleri 的多个新特征，如极化的外部上皮、新的收缩筛状细胞以及不同类型的纤毛等，这些发现丰富了我们对海绵生物学的认识。同时，不同细胞类型的转录组差异，为理解细胞分化和功能提供了分子层面的证据。这不仅有助于深入了解海绵的生物学特性，还为探究动物细胞类型、组织和身体规划的进化起源提供了关键信息，为后续研究动物演化历程奠定了坚实基础，推动了演化发育生物学领域的发展。
