脑袋里有什么?根据新的研究,我们祖先的尾巴有一点点。
在地球上复杂的多细胞生命的早期,动物开始时没有任何脊椎或大脑。他们只有一个遍布全身的神经元网络。然而,在数百万年的过程中,该系统不知何故集中在一个方面。但是怎么做?
被囊动物或“海鞘”是脊椎动物的近亲,它们没有真正的头。
相反,它们的中枢神经系统是由身体前后部的神经元团组成的,有一条背链将它们连接起来。作为成年人,这些动物看起来像停滞的海绵状斑点,没有清晰的头部或尾部。但作为蝌蚪状的幼虫,它们的大脑更容易辨认。
“被囊动物就像脊椎动物的进化原型,” 奥地利因斯布鲁克大学的动物学家 Ute Rothbächer解释说。“我们的共同祖先可能与被囊类幼虫非常相似。”
PIC 被囊蝌蚪显示双极尾神经元(绿色)。(因斯布鲁克大学)
并非所有进化科学家都同意这一点:这是一个 有争议的研究领域。但罗斯巴赫和他的同事最近发现了支持他们想法的证据。
他们的研究发现,在被囊蝌蚪的尾巴上编码一对神经元的 Hmx 基因与在七鳃鳗头部编码神经元团的基因有关。
七鳃鳗被认为是“活化石”,因为它们已经存在了很长时间,而它们的物种几乎没有变化。这些海洋动物是最早的脊椎动物,它们看起来有点像鳗鱼。
从被囊动物到七鳃鳗生命的进化跳跃是一个很大的跳跃,但 Hmx 基因似乎已经跨越了鸿沟。它的效果在脊椎动物之间略有不同。
当将七鳃鳗的 Hmx 基因拼接到一种名为 Ciona gutis的被囊类动物中时,研究人员发现该基因有助于驱动双极尾神经元的表达。
然而,在七鳃鳗中,相同的基因有助于驱动颅骨中感觉神经元的表达。
尽管影响身体不同部位的神经,但七鳃鳗和被囊动物中 Hmx 基因的相似功能表明它们具有共同的进化起源,并且可能在神经系统的集中化中发挥了作用。
“Hmx 已被证明是一个在进化过程中一直保持不变的中心基因,” 同样来自因斯布鲁克大学的动物学家 Alessandro Pennati说。
“它保留了原来的功能和结构,很可能在脊椎动物和被囊动物的共同祖先中以这种形式被发现。”
研究结果表明,脊椎动物的大脑可能曾经在数百万年前从其祖先的设备中回收利用。现在,我们到了。
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