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新华网 2019-07-13 中外科学家新成果力图求解动物智慧来源


发布时间:2019-07-13  |   返回威尼斯人 访问量:

新华网昆明7月13日电(记者 白靖利)无脊椎动物如何向脊椎动物进化?脊椎动物智慧的源头——端脑又是怎样形成的?中外科学家新近研究成果可能为进一步还原此过程提供重要分子证据。

中国和美国等国科研人员的相关研究成果11日在美国《自然》杂志发表。据论文共同通讯作者、昆明理工大学灵长类转化医学研究院研究员陈凯介绍,解析细胞命运决定过程的转录动态是发育生物学的核心问题之一,包括海鞘在内的镶嵌发育动物因胚胎发育个体差异小、细胞谱系清楚,非常适合研究细胞命运决定过程中的转录调控。

“海鞘作为从无脊椎向脊椎过渡的进化节点动物,对了解脊椎动物新细胞类型的进化有着重要研究意义。”陈凯介绍,端脑是公认的脊椎动物的主要进化创新,也是智慧的来源,为之后高等脊椎动物大脑皮层的进化提供基础。“海鞘没有端脑,但已经具有端脑的一个基础结构——前脑,研究从没有端脑的海鞘如何进化到有端脑的脊椎动物,这个过程十分重要。”陈凯说。

研究团队以玻璃海鞘为模型,绘制首个涵盖从三胚层分化到孵化全过程的脊索动物胚胎发育单细胞转录图谱,并成功构建包括神经系统在内全部组织类型的细胞分化谱系。在此基础上,研究团队探索了细胞命运决定过程中的基因调控网络,对脊索和神经系统基因调控网络进行细致分析,揭示出脊索在整个脊索动物门进化过程的中间态,并提出脊椎动物特有的端脑可能的新进化机制。

目前被广泛接受的假说是原始前脑分区形成间脑和端脑。通过对构建的玻璃海鞘所有前脑和相关细胞谱系的调控基因分析,研究团队发现主要的端脑发育转录因子在玻璃海鞘都有表达,但分别位于两个结构上完全不同的区域。基于这些结果,研究团队提出,端脑有可能是前脑在神经管闭合过程中进一步往末端延伸,将神经基板的调控网络整合形成。为此,研究人员将海鞘的报告基因注射到非洲鳉鱼受精卵中,发现在神经基板里特异表达的荧光蛋白,在鳉鱼幼虫的端脑最末端也有表达。这一发现和提出的前脑和神经基板基因网络整合的假说相一致,为脊椎动物端脑的起源和进化提供重要分子证据。(完)

 

原文链接:http://yn.xinhuanet.com/reporter/2019-07/13/c_138223942.htm