五顏六色的珊瑚、晶瑩剔透的水母、海床花魁的海葵，如果要挑選海里最好看的生物，它們一定會榜上有名。雖然乍看起來，它們春蘭秋菊，美色各有千秋，但實際上，它們都屬於動物譜系學樹中的同一類——刺絲胞動物門（Cnidaria，又稱刺細胞動物門，舊稱腔腸動物門）。水母在生命週期中幼年階段的水螅型，也會和珊瑚、海葵一樣固着在海床。那爲什麼刺絲胞動物門裏只有水母能在海里自由遊行？(圖1)
圖1 水母會游泳的祕密
沖繩科學技術大學院大學（OIST）（圖2）的戸篠祥博士等研究團隊，成功鑑定出決定水母從固着的水螅型幼體向會游泳的水母型更替的基因簇[1]。相關研究結果已發表在2019年4月15日的《Nature Ecology & Evolution》上[文獻1]。研究團隊分析比較了兩類水母的全基因體，從而定位到了從水螅型到水母型轉化的決定性基因簇。基因體資訊既可線上閱覽[2]，也可以和OIST的BLAST伺服器上其他種類的基因體進行比較[3]。
圖2 山海之間美不勝收的沖縄科學技術大學院大學/OIST（圖/内閣府）
珊瑚、海葵從最初的幼蟲成長到花托形狀的水螅型後（圖3），後兩者就固着在海床的沉積物上，不再遊動，一生保持這種水螅型狀態，在希臘語中被稱爲「花卉動物」（Anthozoa）,日語裏被稱爲花蟲綱。而水母（Jellyfish，又名白鮓、䖳）在生活史後期則會從水螅型轉化成爲人熟知的熠熠發光、美妙多姿的水母型。
圖3 水母的水螅型幼體
水母的體型有大有小。小的伊魯康吉水母全長僅有12毫米，而最大的獅鬃水母觸手可達35米長（圖4）。
圖4 獅鬃水母（AvaxNews）
水母的壽命也有長有短。通常水母壽命僅數月，但燈塔水母（Turritopsis nutricula）卻是目前世上已知的唯一真正意義上長生不老、擁有不死之身的永生動物（圖5）。燈塔水母透過分化轉移的方式，能夠從水母型再重返水螅型幼體；如果沒有外力傷害或被掠食的情況下，這種「返老還童」的程序理論上沒有次數侷限，從而實施永生。
圖5 燈塔水母（Zooearth）
OIST的研究團隊和德國研究者合作，比較了波羅的海的海月水母(Moon jellyfish,又稱月亮水母，日語：水海月) （圖6）和日本海域的白水母（日語：火海月）兩個種類的全基因體。火海月由於強毒性，被蟄到後會有火燒般焚化感而得名。從水螅型階段結束脫離海床的時候，控制向水母型轉化的基因開關開啓，研究團隊希望透過比較二者基因體資訊能找到向水母型轉化的普適規律。
圖6 海月水母
研究團隊原本預測二者的基因體相似度，和珊瑚、海葵等比起來要高很多。結果卻令人大喫一驚，海月水母基因序列和火水母的比起來，更接近花蟲綱；二者遺傳圖譜恆定性極低，遠緣可以說近似於人類與海膽的距離。如此迥異的基因體序列，研究團隊認爲可能是由於火水母演化程序中發生過大幅再程式設計所致。由於未能發現保守的共同基因區域，所以推測不存在普適性的單個轉化操作子（圖7）。
圖7 幼年和成體的火水母
爲了解釋爲什麼珊瑚、海葵不能演化成水母，研究團隊進而將海月水母和火水母的水螅型與水母型比較，找尋被活化的基因。繼而發現花蟲綱的珊瑚、海葵雖然和海月水母三分之二的基因表現模式相同，但缺少水母型游泳必需的肌肉、感受器等特定組織器官的基因。海月水母和火水母步入水母型後活化的特徵基因，大約有100個左右是保守共有的，其中大部分屬於控制其他基因表現時間和表達量的轉錄因子的編碼基因。
下一步，研究團隊將考察更多其他類型水母的基因體，以實施不同種羣間更精確嚴密的比較，並期望破解水母的演化機制。
供稿 宋傑 東京大學博士
編輯修改 JST客觀日本編輯部
參考文獻：
1.Konstantin Khalturin, et al. Medusozoan genomes inform the evolution of the jellyfish body plan. Nature Ecology & EvolutIon | VOL 3 | MAY 2019 | 811–822 |
相關鏈結：
1.沖繩科學技術大學院大學新聞稿
2.線上瀏覽基因體
3. OIST的BLAST伺服器
