七鳃鳗拥有“战斗或逃跑”细胞，挑战了神经系统进化的理论

七鳃鳗的圆形嘴巴周围长着可怕的锋利牙齿，看起来就像你能想象到的最原始的脊椎动物。但一项新研究发现，七鳃鳗与人类有着惊人的相似之处：七鳃鳗拥有负责“战斗或逃跑”反应的神经细胞。这一发现挑战了神经系统的这一部分在进化史上出现较晚的观点，并使七鳃鳗更接近复杂的脊椎动物——比如人类。

科罗拉多大学博尔德分校的进化生物学家 Daniel Meulemans Medeiros 说：“这些结论是改变教科书的水平的”，他没有参与这项新研究，但之前曾与该研究小组合作过。

海七鳃鳗（彼得罗米松) 属于无颌脊椎动物，科学家认为这种鱼类缺乏有颌脊椎动物的神经系统特征，例如交感神经系统。交感神经系统是“战斗或逃跑”反应背后的机制，它通过释放激素来控制体温和心血管功能，从而激活身体。

在过去的研究中，加州理工学院的神经科学家玛丽安·布朗纳详细研究了七鳃鳗的神经系统，特别是位于大脑和脊髓之外的周围神经系统，以及肠道中的神经元。在研究和开发这些神经元的标记物时，Bronner 实验室的研究员、新研究的合著者 Brittany Edens 注意到了七鳃鳗肠道外的周围神经元。Bronner 的团队决定进行调查。

研究小组使用了一种技术，可以标记并点亮七鳃鳗胚胎单个细胞中的特定 mRNA。这使得研究人员能够同时观察与交感神经元相关的三到四种遗传因素。胚胎七鳃鳗心脏和躯干内壁的一组细胞具有这些遗传因素，这表明这些细胞是其他脊椎动物中发现的交感神经元，该团队于 4 月 17 日报告自然。

接下来，研究小组通过注射染料来标记神经嵴细胞，以追踪这些细胞的来源。神经嵴是一团干细胞，在发育过程中会迁移并产生周围神经系统细胞。七鳃鳗的交感神经元在染料下发光，表明这些细胞来自神经嵴，就像它们在更复杂的脊椎动物中一样。

但也有关键的不同之处。与其他脊椎动物相比，七鳃鳗的交感神经系统形成得晚得多，细胞簇也较小。以前的研究可能因为在胚胎发育过程中寻找这些细胞的时间不对而错过了它们。因此，尽管交感神经系统存在，但它仍然是初级的，布朗纳说。“与哺乳动物相比，它非常简单。”

杜克大学神经学家 Shreyas Suryanarayana（未参与此项研究）表示，研究结果表明，交感神经系统不是颌骨脊椎动物的创新，而是它的蓝图在七鳃鳗大约 5 亿年前从脊椎动物主要分支中分离出来之前就已经存在。

Suryanarayana 表示：“如果你深入研究，就会发现人类中存在的这些复杂系统的基本构成要素实际上非常古老。”他表示，在更复杂的脊椎动物中，该系统随后多样化、扩展并变得更大。

之前的研究已经开始驳斥七鳃鳗拥有简单神经系统的观点。例如，研究人员发现七鳃鳗特定大脑区域的连接和蛋白质与其他脊椎动物的类似. 最近，科学家发现七鳃鳗大脑自我组织方式所涉及的信号也适用于所有脊椎动物。

梅德罗斯建议，研究人员现在应该更进一步回顾无脊椎动物的进化史，看看它们是否也有交感神经元，这可以解释脊椎动物的神经系统是如何进化的。

“这确实是多年来一直让我着迷的问题之一：你是如何从无脊椎动物转变为脊椎动物的？”布朗纳说。“我不知道答案，但我会继续努力弄清楚。”