令人惊讶的是,头部的进化可以追溯到我们的祖先谱系中
黄海喷出。 (埃里克·伯格斯/Flickr/CC BY 2.0)
脑子里有什么? 根据新的研究,有一点我们祖先的尾巴。
在地球上复杂的多细胞生命的早期,动物一开始没有任何脊柱或大脑。 他们只有一个遍布全身的神经元网络。 然而,在数百万年的时间里,这个系统不知何故变得集中在一端。 但如何呢?
被囊动物,或称“海鞘”,是现存脊椎动物最近的近亲,它们没有真正的头脑。
他们的中枢神经系统是由身体前部和后部的神经元团,有一条背链将它们连接起来。 成年后,这些动物看起来就像静止的海绵状斑点,没有清晰的头部或尾巴。 但作为蝌蚪状幼虫,他们的大脑更容易辨认。
“被囊动物就像脊椎动物的进化原型,”解释奥地利因斯布鲁克大学的动物学家 Ute Rothbächer。 “我们的共同祖先可能与被囊类幼虫非常相似。”
PIC 被囊动物蝌蚪显示双极尾部神经元(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找到了支持他们想法的证据。
他们的研究发现,编码被囊类蝌蚪尾部一对神经元的 Hmx 基因与编码七鳃鳗头部神经元簇的基因相关。
七鳃鳗被认为是“活化石”,因为它们已经存在了很长时间,其物种几乎没有变化。 这些海洋动物是最早的脊椎动物之一,它们看起来有点像鳗鱼。
从被囊动物到七鳃鳗的进化跳跃是一次巨大的跳跃,但 Hmx 基因似乎已经跨越了鸿沟。 它的作用在脊椎动物之间略有不同。
当将七鳃鳗的 Hmx 基因剪接成被囊类动物时海鞘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的 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守的核心基因,”说同样来自因斯布鲁克大学的动物学家亚历山德罗·佩纳蒂(Alessandro Pennati)。
“它保留了其原始的功能和结构,并且可能以这种形式在脊椎动物和被囊动物的共同祖先中发现。”
研究结果表明,脊椎动物的大脑可能曾在数百万年前从其祖先的器官中回收而来。 现在,我们到了。
该研究发表于自然。