Nature:大腦的起源
日期:2012-03-16 10:33:07
在本周的《自然》(Nature)雜志上,來(lái)自芝加哥大學(xué)的研究人員報(bào)告稱(chēng)他們?cè)谙鹱尤湎x(chóng)(acorn worm)發(fā)現(xiàn)了一些調(diào)控脊椎動(dòng)物大腦發(fā)育的遺傳進(jìn)程。
異常復(fù)雜的脊椎動(dòng)物大腦的起源頗有些神秘?!霸谶M(jìn)化方面,它基本上就像不知道從何處冒出來(lái)的。你在其他的動(dòng)物中看不到解剖學(xué)上與它相似的東西,”芝加哥大學(xué)研究生、伍茲霍爾海洋生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室(MBL)研究人員Ariel Pani說(shuō)。
在這篇文章中,科學(xué)家們致力找尋了脊椎動(dòng)物胚胎中三個(gè)“信號(hào)傳送中心”的古老證據(jù)。這三個(gè)信號(hào)傳送中心是構(gòu)成大腦發(fā)育基礎(chǔ)的無(wú)形支架的主要組成元件。這些信號(hào)傳送中心標(biāo)志性的分子特征幾乎在脊椎動(dòng)物進(jìn)化近親無(wú)脊椎動(dòng)物海鞘和文昌魚(yú)中完全喪失。這表明這些信號(hào)傳送中心是在脊椎動(dòng)物中才開(kāi)始形成的。
然而,令人驚訝地是,科學(xué)家們?cè)谙鄬?duì)較遠(yuǎn)親緣關(guān)系的橡子蠕蟲(chóng)中卻發(fā)現(xiàn)了高度相似的信號(hào)傳送中心。橡子蠕蟲(chóng)的胚胎缺乏可與脊椎動(dòng)物大腦媲美的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),它們?cè)?/SPAN>5千萬(wàn)年前便從脊椎動(dòng)物中分離出來(lái)。Pani和同事們發(fā)現(xiàn)在橡子蠕蟲(chóng)中,信號(hào)傳送中心主導(dǎo)了胚胎主體的形成。
Pani說(shuō):“這表明橡子蠕蟲(chóng)是半索類(lèi)動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的最近的共同祖先,盡管它大體上沒(méi)有脊椎動(dòng)物樣神經(jīng)系統(tǒng),只是擁有一些非常復(fù)雜的脊椎動(dòng)物樣的機(jī)制來(lái)建立它的主體。這一研究最廣泛的意義之一在于讓我們知道奇異的、濕軟的海生動(dòng)物也可提供信息,讓我們了解到脊椎動(dòng)物的發(fā)育和遺傳是以一種你未預(yù)想的方式進(jìn)化的?!?/SPAN>
至于海鞘則無(wú)需擔(dān)心:因?yàn)樗粫?huì)被橡子蠕蟲(chóng)篡奪地位。“如果我們希望了解脊椎動(dòng)物的進(jìn)化,文昌魚(yú)和海鞘仍是我們觀察的首選動(dòng)物。但是如果我們想了解不同之處,我們現(xiàn)在就知道看看解剖學(xué)上有差異的動(dòng)物也是非常重要的,從這些動(dòng)物上你將意外地找到一些令人注目的相似之處。我認(rèn)為這一原則廣泛適用于了解動(dòng)物的進(jìn)化,”Pani說(shuō)。
MBL采集和保存了超過(guò)200種不同的海洋動(dòng)物類(lèi)型,長(zhǎng)期以來(lái)一直是開(kāi)展進(jìn)化和發(fā)育比較研究的重要研究中心。Pani 說(shuō):“MBL為科學(xué)家們提供了寶貴的角度,能夠以一種相當(dāng)直接地方式來(lái)開(kāi)展研究。隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā),現(xiàn)在很多研究人員能夠在任何感興趣的地方自由地選擇一種動(dòng)物,以從前無(wú)法想象的速度追蹤它的研究進(jìn)展。我認(rèn)為它將產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊憽!?/SPAN>