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当神经细胞首次进化时,梳状果冻的粘性触须可

2019-04-04 13:53:11 旅游148℃

  当神经细胞首次进化时,梳状果冻的粘性触须可能已经显露出来

  TAMPA,佛罗里达 - 游泳穿过海洋,贪婪地消耗浮游生物和其他小动物 - 偶尔会让游泳者吃惊 - 美丽的凝胶状物质称为梳状果冻,不会很快加入Mensa。但是这些脆弱的生物有神经细胞 - 它们提供了所有神经系统进化起源的见解,包括我们自己的神经系统。受这些浮游生物捕食者特有的胶水分泌细胞研究的启发,研究人员现在提出神经元出现在今天动物的最后一个共同祖先 - 并且他们的祖先是分泌细胞,其主要功能是将化学物质释放到环境中。

  佛罗里达大学惠特尼分校圣奥古斯丁海洋生物科学实验室的计算进化生物学家约瑟夫瑞安在去年追踪了最古老的动物中梳状果冻胚胎中神经细胞的发育情况。本周早些时候,在这里的综合和比较生物学学会(SICB)年会上,他汇集了其他动物发育研究的证据,这些动物都指出了一些神经元和分泌细胞的共同起源。

  “瑞安提出的建议是新颖而重要的,”达勒姆新罕布什尔大学的进化生物学家David Plachetzki说。在其他谜团中,它可以解决关于神经系统是否在动物生命早期进化两次的长期争论。

  如今,神经细胞是体内最特化的细胞类型之一,能够传输电信号。有些版本互相交流,有些版本将信息从环境传递到大脑,还有更多的指令发送到肌肉和身体的其他部位。它们也是动物的几乎普遍特征;只有海绵和placozoans,一群拥有最简单动物结构的微小生物,缺乏它们。

  然而,动物神经系统何时以及如何出现仍然是模糊的。莱恩和惠特尼实验室的博士后研究员莱斯利·巴比尼斯(Leslie Babonis)最近对成胶囊的发育起源进行了分析,这是一种大多数梳状果冻特有的特殊细胞。研究梳状果冻的触须,细胞分泌胶水,抓住通过的猎物。

  通过追踪梳状果冻胚胎中单个细胞的发育并监测每个细胞的基因活性,Babonis发现成胶细胞来自与动物神经细胞相同的祖细胞。 “根本没有预料到这一点,”Ryan回忆道,他的团队于2018年8月30日在分子生物学和进化论上发表了这些结果。

  然而,从那以后,他了解到另外的研究指出了胚胎发育过程中神经元和其他分泌细胞的共同起源 - 也许还有进化论。在他在SICB会议上的讲话中,他指出,一个团队在25年前就表明水母(另一种专门的分泌细胞类型)的刺痛细胞来自与动物神经细胞相同的胚胎前体。他引用了类似水蝇和果蝇的证据。

   “这是一个非常普遍的事情,”他说。

  这一发现可以解决长期存在的争论。 2013年,一个研究团队分析了一种称为海猕猴(Pleurobrachia bachei)的梳状果冻的新测序基因组,发现它遗漏了大多数动物神经系统中活跃的多个基因:控制发育的某些Hox基因和基因用于神经递质5-羟色胺。这一发现促使该团队提出梳状果冻独立于几乎所有其他动物进化出神经系统。但是很多人想知道如此复杂的事情可能会发展两次。

  Ryan和其他人现在说,在梳状果冻,水母和许多其他生命分支中寻找神经元的共同发育来源表明它没有。宾夕法尼亚州立大学公园的神经生物学家Timothy Jegla说,这项工作显示了动物最后共同祖先的“建立神经系统的平台”。 “在发育过程中干细胞的相对简单的重编程可以导致全新的细胞类型和组织,而神经系统可能只是其中的另一个例子。”然而,其他研究人员表示,神经细胞仍然可能有多个来源。最后一个共同的祖先,每次都来自相同的干细胞谱系。

  接下来,Ryan,Babonis和Whitney实验室神经生理学家Yuriy Bobkov希望通过研究一种简单的感觉器官 - 疣状果冻或海核桃(Mnemiopsis leidyi)的“疣”来了解祖细胞是如何发育成神经元的。最近的工作表明,每个疣包含约500个神经和肌肉细胞,它们对光,鱼的气味和机械刺激作出反应。如果切断,疣会再生,并且通过追踪细胞再生和特化时的基因活动,Ryan希望他的团队可以确定指导神经细胞形成的基因 - 也许,他说,“剥离一些复杂的进化神经元。“

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