人类在青春期方面算是轻松的。绝大多数动物物种，从青蛙到蚂蚁，都经历过两种或两种以上截然不同的生命形式，拥有完全不同的体型、食物和生存环境。
但水母的生命周期是如此激进，以至于你几乎无法称之为“转变”。海滩爱好者们熟悉并恐惧的那个臃肿的海洋蘑菇，只是生物学冰山一角。如果你能问这种生物本身（而且它能回答），它可能会告诉你，它认为它的主要形态是卑微的“水螅”——一种在海底的小棍子，它会泵出我们所知道的、细长的、被称为水母的浮游生物。
一个拥有固定基因组的生物如何能够成功地扮演一个半不朽的“造物工厂”和一个短暂的捕食者，这仍然是一个谜，但生物学家们已经朝着揭开这个谜团迈出了重要一步。经过多年艰苦的工作，一个进化生物学团队在一个新发布的 《科学》杂志论文 中发布了月亮水母 (Aurelia aurita) 的基因组。他们的研究结果表明，与直觉相反，Aurelia 能够过着双重生命，而无需进行太多基因上的“戏法”。
“水母最奇怪的地方在于它们有多么‘正常’，”加州大学戴维斯分校的古生物学家、该论文的作者之一 David Gold 说。他对月亮水母的研究，是第一个发表的“真水母”类群的基因组。（另一种不同类型的水母的基因组在夏季被上传到了生物预印本网站 bioRxiv，但尚未经过同行评审。）
月亮水母易于饲养且无毒刺，已成为实验室和水族馆中的常见物种，因此其基因序列成为炙手可热的商品。“我想要这些数据已经很久了，”北卡罗来纳大学阿什维尔分校的水母研究员 Rebecca Helm 说。“我请大卫出去喝过几次酒，然后说：‘大卫，基因组什么时候出来？’”
该团队的研究分为两部分。他们首先将零散的 DNA 片段重新组装成正确的顺序。大约一半的字符序列具有高度重复性，几乎无法区分，就像一个拼图，其中一半是模糊不清的云朵——并且有数亿块。一旦他们确信 DNA 序列通过了诸如基因总数正确以及包含动物“必需品”（如基本细胞功能）等常识性检查，他们就转向了对该生物 RNA 的测序。
RNA 告诉我们在某个特定时刻哪些基因处于活跃状态并正在制造蛋白质，因此它是找出是什么让固着的“水螅”能够产生所有这些游动的“水母”（即水母最易识别的形态）的完美工具。通过比较六个生命阶段中的每一个阶段的活跃基因，他们描绘出了基因组在每个阶段的功能图景。总而言之，这项工作耗时约七年。
Gold 曾预期，这种“变态”的关键在于那些仅存在于水母中，而与其亲戚——仅以水螅形态存在的珊瑚和海葵——所共有的基因。他推测，当它们变成“水母”形态时，那些水母特有的基因会在那个特定时刻超速运转。
但这并不是团队的发现。相反，在生命周期的每个阶段，Aurelia 都相对平均地利用其特有的基因库以及与珊瑚和海葵共有的祖传基因。除了一些例外，这种生物似乎并没有太多新颖的遗传机制来驱动其壮观的转变——这一结果与“动物必须经历许多突变才能进化出新的形态和能力”的普遍假设相悖。
新的基因组表明，该类群的进化历史可能沿着两条途径之一发生。也许最初是简单的水螅形态，然后环境压力导致一个种群重新利用旧基因来实现转变，获得了游泳的水母阶段，然后分化成为现代水母。
或者可能发生了相反的情况。也许共同的祖先一开始就拥有包含水螅和水母的多阶段生命周期，然后一些种群失去了水母阶段，变成了珊瑚和海葵。如今水母特有的遗传“戏法”相对稀少，意味着它的进化可以走任何一条路。“我们倾向于认为，更复杂的生物更有可能是更进化的生物，”Gold 说。“我们一次又一次地看到事实并非如此。有些动物会随着时间变得更简单。”
特立独行的水母从未 shy 于打破生物学家的期望。许多海洋物种不知何故完全摆脱了水螅阶段，就像毛毛虫决定跳过蛹期直接飞上天空一样。“有超过一百万种昆虫，没有一种能做到这一点，”Helm 说。“如果发生一次已经太多了，但（在水母中）已经发生了至少四次。”
了解水母如何在它们自身生命周期中以及在进化记录中“重塑”自己，将有助于我们理解海胆、鳗鱼和甲虫等变形动物如何发展、维持甚至失去它们复杂的生命周期。这个案例强调，自然选择可以通过多种方式赋予动物新的性状：它可以迫使它们开发新基因，或者更新它们对现有基因的使用方式。
Helm 将基因比作管弦乐队中的乐器，将动物的形态比作它们演奏的歌曲。响亮的铜管乐器奏响一个阶段，而清脆的长笛则产生另一个阶段。为了改变音乐，你可以添加新的乐器，或者，就像水母那样，重新利用旧乐器来发出截然不同的声音。
由此产生的研究问题同样多种多样。Gold 与来自七个不同机构的 10 位研究人员合作。他想弄清楚，在出现有骨骼的生物之前不久进化的 Aurelia，能够揭示出关于最早的动物环境的什么信息。神经生物学家希望了解一个 没有大脑 的动物是如何感知和捕食浮游生物的。其他人则对水螅为什么几乎坚不可摧（你可以基本上将它打碎，细胞仍会重新组合起来），而水母却如此脆弱感兴趣。
Helm 说，水母的生命周期在我们看来如此陌生，这恰恰证明了我们是通过狭窄的视角看待生命之树的，专注于那些有脊椎和大脑的熟悉的动物。而每一个测序的基因组都代表着朝着“看到我们单一视角的物种是多么特例”迈出的一步。“我们对像水母这样的动物如何在这个世界生存知之甚少，”她说。“添加这些额外的基因组意味着我们可以真正开始形成一种关于“动物”是什么的、不受偏见的观点。”
更正 12/6：此故事的早期版本错误地陈述了 Rebecca Helm 的所属机构。她所属的是北卡罗来纳大学阿什维尔分校。我们对此错误表示歉意。
