科学家绘制七鳃鳗全脑图谱揭秘脊椎动物脑演化
国内团队首次为七鳃鳗绘制全脑三维空间单细胞图谱，重建脊椎动物脑祖先特征。研究发现七鳃鳗与小鼠多个脑区基因表达高度相似，揭示早期脊椎动物大脑已具复杂分区。还发现特殊“兼职”神经元及小脑雏形证据，为脑演化提供新视角。
先说说这项成果的核心：国内多个团队联手，首次为七鳃鳗这个“活化石”物种绘制了一张覆盖全脑的三维空间单细胞图谱。这张图谱的意义在于，它直接把脊椎动物脑的“祖先特征”给重建了出来，为理解复杂大脑结构是如何一步步演化到今天的样子，提供了一个全新的视角。这可不是小打小闹，相关成果已经作为封面论文，发表在了国际顶级期刊《科学》上。
雷氏七鳃鳗实拍图（受访者供图）
复杂的大脑是脊椎动物区别于无脊椎动物的重要标志，这一点没人会质疑。但最早的脊椎动物大脑长什么样？长期以来，我们缺乏直接证据。这就好比说，我们知道自己是“人”了，但老祖宗长啥样，只能靠猜。这时，七鳃鳗的价值就体现出来了。
那么，是什么让七鳃鳗这么特殊呢？它是现存少数几类没有上下颌的脊椎动物代表之一，大约在4.5亿年前，就和包括人类在内的有颌类脊椎动物的祖先分道扬镳了。更难得的是，它的核心形态特征在化石记录中保持了约3.6亿年几乎不变，堪称真正的“活化石”。因此，它也被认为是重建脊椎动物脑祖先状态的关键类群。
七鳃鳗3D脑重构动图（受访者供图）
近日，中国科学院昆明动物研究所宿兵团队联合华大生命科学研究院、辽宁师范大学的研究团队，为七鳃鳗精心绘制了这张全脑三维空间单细胞“地图”。借助这张地图，研究人员有了一个惊人的发现：七鳃鳗与小鼠，虽然相隔了数亿年的演化历程，但多个脑区的基因表达和细胞类型却高度相似。这意味着什么？这很可能意味着，早在脊椎动物共同祖先身上，大脑就已经拥有了明确的分区和复杂的分子结构。
论文核心发现与亮点（受访者供图）
研究过程中，一个有趣的发现是：七鳃鳗脑中存在一类特殊的“兼职”神经元，这类神经元同时具备兴奋性和抑制性特征。在七鳃鳗和斑马鱼脑中，这类“兼职”神经元占据了相当高的比例。而随着脊椎动物不断演化，分工更明确、更专业的“专职”神经元才逐渐成为主导。这好比是从一个个体可以做多种工作的“杂家”，演化成了各司其职的“专家”。
“这张全脑三维图谱就像一份跨越数亿年的‘地图’，为我们理解复杂脑结构如何产生和演化提供了新的视角。”中国科学院昆明动物研究所研究员宿兵如此总结。可以预见，随着空间组学技术的发展，这一研究有望成为未来探索脑演化的重要参考资源。
另外，还有一项硬核发现值得注意：研究人员在七鳃鳗的“小脑样区域”中，鉴定出一类与斑马鱼小脑中间神经元分子特征高度相似的细胞。这个线索表明，七鳃鳗脑中可能已经存在一个雏形小脑。这一发现为长期悬而未决的小脑起源问题，提供了全新的分子证据。
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