科学家们拥有少量的标准研究生物，包括果蝇和老鼠，他们用这些生物来研究动物谱系随时间推移的进化发展(evo-devo)。然而，他们研究的研究生物越多，我们对生命的理解就越深刻，我们拥有的知识就越多，可以推动生物医学和生态保护的发展。
伍兹霍尔海洋生物实验室 (MBL) 和意大利那不勒斯安东多恩动物研究所 (SZS) 的研究人员将管状海参 ( Holothuria tubulosa)确立为实验研究生物，为进化发育生物学工具箱增添了新内容。他们最近在《进化发育生物学前沿》上发表了他们的实验方案。
海参大量分布于地中海和东大西洋，是一种棘皮动物，是一类海洋无脊椎动物，包括海胆、海星和沙钱。由于成本低、繁殖力强、幼体透明，以及最近易于进行遗传学研究，一些棘皮动物物种已被用作发育模型超过一个世纪。
“棘皮动物是基因上与人类最接近的无脊椎动物，这意味着我们拥有大多数共同的基因。如果我们了解这些基因在棘皮动物中如何发挥作用，那么我们也能知道它们在人类中如何发挥作用，”领导这项研究的 MBL 研究科学家Margherita Perillo说道。
她说：“海参还具有一些属性和特殊技能，例如以沉积物为食，可以清洁海底，还具有完全再生整个身体的能力，这些可能对保护和生物医药有用。”
胚胎培养生产方案
将H. tubulosa确立为研究生物的第一步是制定一种在实验室环境下有效生产胚胎培养物的方案。现有的方法包括模仿动物的自然繁殖周期和通过去内脏(海参受到威胁时通常会表现出的一种行为)诱导动物释放所有器官，这些方法既复杂又低效，或者两者兼而有之。
为了克服这一问题，Rossella Annunziata (SZS) 和 Perillo 领导的团队开创了一种非侵入性技术，可以在很长一段时间内反复收获少量配子(精子和卵子)。显微手术需要在海参生殖器官附近开一个小切口，以便取出睾丸或卵巢。切口愈合很快，研究人员可以每隔几天从同一只动物身上收获一次。
由于使用这种技术获得的卵子尚未成熟，无法受精，研究人员接下来将收获的卵巢暴露于一种合成肽——硫氧还蛋白-2肽，已知该肽在其他物种中起作用——使其能够接受精子。然后他们在培养基中培养受精卵，大约八周后，受精卵就会进入变态阶段。
Perillo 表示：“我们的协议消除了阻碍H. tubulosa用作研究生物的一个主要瓶颈，并为更多科学家使用它打开了大门。”
建立在坚实的基础上
该团队接下来使用高分辨率显微镜结合免疫组织化学技术记录幼虫的发育情况，重点关注其独特结构。他们的详细描述将为未来的研究奠定基础，旨在利用基因操作功能性地剖析H. tubulosa的发育情况。
此外，他们还提供了一个示例，说明科学家如何利用棘皮动物幼虫研究近亲生物的解剖结构多样化。在这种情况下，他们使用血清素免疫染色来显示不同类型棘皮动物的血清素神经元位置有何不同。这种多样化发生的原因和方式是进化发育生物学中一个悬而未决的问题。
Perillo 获得了发育生物学会的新兴研究生物资助，以支持她的工作并继续对H. tubulosa进行研究。
“海参是一种迷人的动物，我们对它了解得越多，它作为研究生物的价值就越大，”Perillo 说。“我现在的计划是开发遗传工具，帮助进一步将其描述为进化发育生物学中新兴的比较模型。同时，这项合作工作为在 MBL 建立一个新的海参物种奠定了基础”
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