通过研究它们的精子来了解寄生虫的进化

你知道“比较性精子病学吗?”这是描述精子的科学。第一届国际大会于1970年致力于此。1976年，超过1,000种动物物种通过电子显微镜观察其精子;今天它可能接近10,000。

为了理解进化，科学家们首先要观察生物，并确定它们的特征。例如，腿的数量，羽毛的存在。然后，我们需要解开这些特征，并了解哪些特征可以追踪进化线。

在生物学的历史中，越来越强大的仪器被用来描述和分类这些特征：古代人用肉眼，放大镜，显微镜，最后用电子显微镜。在过去的三十年里，分子生物学的工具使我们能够获得DNA的四个碱基(A，T，G和C)，它们也是特征。

对于某些动物来说，很难从观察中了解进化。对于属于扁形动物门(或扁虫)的寄生虫尤其如此。这些动物柔软，没有化石。它们扁平的形状和明显的解剖结构并没有提供很多线索来理解它们的演变。换句话说，他们缺乏区别特征。

精子多样性

在20世纪70年代，电子显微镜革命使人们有可能重新发现细胞形状及其细胞器的难以置信的变化世界。然后细胞生物学再次成为描述性的。在这些细胞中，一个似乎变化很大：精子。精子起着非常特殊的作用，即运输雄性的遗传信息并将其带到雌性细胞即卵子中。鸡蛋是一种球形细胞，在大多数动物中没有多少创意。但是精子!多种形状和大小令人难以置信!

让我们回到我们的寄生蠕虫，Platyhelminthes的成员。虽然它们有一个柔软无趣的身体，但它们的精子有着令人难以置信的多样性!必须说一个寄生虫，舒适地安装在它的宿主，提供食物和住所，只有一件事要做：繁殖。铺设数百万个卵，制造数百万个卵母细胞，以及数百万个精子，以创造新一代寄生虫。要了解这些蠕虫的进化，研究人员可以通过一种方法研究它们的精子。

人类精子与扁虫的区别是什么?Axonemes，以及其他功能。这些结构是真核细胞中纤毛和鞭毛的马达。我们人类在许多细胞中都有纤毛，例如在支气管中，在我们的精子中有鞭毛。在99%的真核细胞中，这些轴丝具有相同的组织，在一个圆圈中有9个双重微管和两个中心微管;这种几乎通用的结构称为9 + 2.这些微管的成分是蛋白质，微管蛋白。

但是在Platyhelminthes中，精子的轴丝没有这种通用的9 + 2结构。在它们的中心，它们没有微管而是螺旋核;因此这些轴索被称为9 +“1”。注意引号，因为中间的“1”不是9 + 2轴的2中的一半：它是完全不同的东西。轴的中心有一个不同的结构：现在这是一个特征!

这正是对理解进化有用的东西：这个奇怪的9 +“1”轴心由所有寄生的扁形动物和一些非寄生的扁形动物共有，它们属于所谓的Turbellaria。由于这一特点，早在1985年，Ehlers就能够追溯Platyhelminthes的演变并将其中的一些组合在一起，他称之为Trepaxonemata(来自trepa，意思是“螺旋式”：那些在他们的轴丝)。其他更详细的工作已发现Platyhelminth精子的其他特征：例如，轴丝的数量。Platyhelminthes的大多数精子有两个轴(自然界中很少遇到的情况)，但有些只有一个。

在20世纪90年代，Platyhelminthes的比较精子学为研究人员提供了他们之前缺乏的大量特征。因此，可以根据其精子的简单特征来定义绦虫或绦虫。在包括吸虫和血吸虫在内的吸虫组中，精子现在在一百多个物种中已知，并且还为理解某些家族之间的关系提供了有用的特征。

对于作为鱼类寄生虫的Monogenes群体，精子使我们能够根据其特征鉴定构成Monogenes的两大群体。这些群体带有相当长的Monopisthocotylea和Polyopisthocotylea的名字，当我们明白它们的意思是“背后的单个吸盘”(单声道-opistho-cotylea)或“后面的几个吸盘”时，它们变得几乎清晰(poly-opistho-cotylea)。为简单起见，我们称它们为“Polyops”和“Monops”。

如何区分Polyops和Monops

好吧，我们可以从Monop中识别出Polyop -感谢它的精子。Polyops的两侧有两个轴和微管，而Monops的不同家族有不同种类的精子，它们绝不像Polyops那样。还有一个问题：精子中没有任何东西可以让我们识别出单体 - 换句话说，Polyops和Monops形成一个组，每个组都是自己的(每个组都来自一个共同的祖先)，但没有任何东西将它们组合在一起(没有所有Monogenes共同的祖先)。或者，从科学的角度来看，精子的特征证明Polyops和Monops是单系的，但Monogenes原则上是由Monops + Polyops添加的，而不是。

当我们从分子生物学中获得第一个结果时，从这些新特征(基础A，T，G和C)计算的进化树很快得到了相同的结果，Monops和Polyops monophyletic，但从来没有给我们单一的证据Monogenes。

现在我们已经发布了Polyop精子的新结果。为什么不早点这样做?因为它并不那么容易。单基因是软骨鱼和硬骨鱼的寄生虫。最原始的Monogenes是软骨鱼(Chondrichthyans)，嵌合体和鲨鱼的寄生虫。捞出生活在海底的chimaera并不容易，它的寄生虫非常新鲜。

新结果

我们获得了三种罕见多形体的精子结果：两种家庭Hexabothriidae(这个名字意味着它们有六个 -六- 吸盘 -两个)。最重要的是，其中一个家庭Chimaericolidae(一个容易记住的名称，因为它是一种chimaera寄生虫)，其物种名称是Chimaericola leptogaster;我们从挪威捕获的一种嵌合体中收集了这种寄生虫。还没有人观察到这两个家族的精子结构。令人惊讶的是，虽然这两个家族无疑是Polyops(它们后面有几个吸盘，但这很明显)，它们的精子没有Polyop精子的结构。这是一个已经消失的20年确定性，这表明不仅分子生物学仍然可以带来新的结果。最后，似乎Polyops的精子的特征仅限于Polyops(Mazocraeidea)的末端分支，它是硬骨鱼(Osteichthyes)的寄生虫。

顺便问一下，分子生物学最近的结果怎么说呢?最新的趋势是对线粒体的整个基因组进行测序，并且不仅比较ATGC碱基序列，而且比较基因的顺序和线粒体基因组中的各种细节，即丝状基因组，它是圆形的。这些特征不再是基础本身，而是基础群的安排。Monogenes的mitogenomes说什么?Polyops在它们之间是相似的，Monops在它们之间是相似的...但是Polyops看起来不像Monops。

这让我们回到20年前比较精子病学的结果。但是Chimaericolidae和Hexabothriidae的有丝分裂基因呢?没有可用数据!我们知道有丝分裂组的Polyops都是Mazocraeidea，上面提到的硬骨鱼的寄生虫。我们对单基因的有丝分裂基因的了解正处于20年前精子知识的时刻。几年后见!