科学家是在追踪紫海胆从幼体向成体的发育过程中，意外揭开这一秘密的。紫海胆会从自由游动的浮游幼体发育为布满硬刺的成体。研究指出，这一变化程度甚至比蝶变更为剧烈，在此过程中还跨越了动物进化中最根本的形态界限之一。
作为幼体，海胆与人类一样，呈左右大致对称的“双侧对称”结构；但进入成熟阶段后，其形态会转变为类似水母和海星的“五辐射对称”，从身体中心向外分成五个对称区域。随着这一形态变化的发生，海胆体内会出现多种类型的神经细胞，并在全身形成一个完整的神经系统。
研究人员绘制了海胆成熟阶段的细胞基因分布图，结果显示，海胆在发育前后身体细胞的基因变化不大，但神经细胞却出现了明显差异。这一发现推翻了人们长期以来的观点，表明刺皮动物的神经系统并非因为没有集中式大脑就显得简单。
在幼年海胆体内鉴定出的细胞簇中，超过一半是神经元，这些神经元表达多种我们熟悉的神经递质，例如多巴胺、血清素以及其他大量的神经肽。这一点与我们的大脑非常相似。
研究人员指出，海胆的神经系统与其说是“没有大脑”，不如说是“全身都是大脑”，其身体结构类似脊椎动物的头部，遍布复杂的神经细胞，几乎不存在传统意义上的“躯干”区域。
柏林自然博物馆一位生物学家表示，即便没有传统意义上的中枢神经系统，一些动物仍能形成类似大脑的组织结构。他指出，这一发现从根本上改变了人们对复杂神经系统进化方式的认识。
除此之外，研究还发现海胆全身分布着对光敏感的细胞，其结构与人类视网膜中的感光组织相似。海胆神经系统的大部分区域都会对光作出反应，活动可能受到光信号调节。其中，一种细胞甚至携带两种不同的光受体，暗示这种视觉能力长期被低估的生物，其光感知与处理机制比想象中更为复杂。
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