研究表明大脑调节程序早于中枢神经系统进化

里海大学雷登实验室的新研究表明，大脑神经发生过程中起作用的基因机制实际上早于中枢神经系统的进化发育。换句话说，为了构建我们的大脑，大自然正在借用更简单的生物的蓝图，这些生物在进化时间轴上早于我们和其他动物。

“海葵是刺胞动物，是两侧对称动物的姊妹分类群，其中包括人类和大多数其他动物，”生物科学副教授兼雷登实验室主任迈克尔·雷登说。“我们的研究表明，这些基因程序可能是从刺胞动物和两侧对称动物的共同祖先遗传而来的，并且可能并未专门适应大脑发育。”

该研究结果发表在《科学报告》上，基于对Nematostellavectensis(也称为小星海葵)原始神经网络基因机制的深入研究。

这是回答有关动物(包括人类)中枢神经系统发育的挥之不去的问题的一大进步。

科学家们挥之不去的问题之一是，所有的大脑是否都是同源的，都来自一个共同的祖先，还是趋同的，通过选择现有的基因用于这种新用途，在不同的动物中独立发育。

为了找到答案，雷登实验室对海葵进行了观察，以确定在海葵更简单的非大脑神经网络的发育过程中是否存在与大脑发育相同的基因模式。

如果发现存在的话，这一发现将表明大脑不需要进化出新的、独特的功能来形成模式，这是反对同源理论的一个论点。

研究人员首先在单细胞阶段向Nematostella胚胎注射mRNA，以控制感兴趣基因的表达。然后，他们使用不同神经元类型的标记基因评估了神经元发育的变化。

他们发现，参与沿前后轴形成大脑模式的基因程序也负责形成线虫简单得多的神经网络。他们还发现，神经网络中参与区域化(将细胞分配到神经系统的不同区域)的基因也具有区域化所有其他类型细胞的功能。因此，它们的作用不仅限于塑造大脑。

这一发现还支持这样的假设：中枢神经系统模式是通过共同选择广泛作用的区域化程序而进化的，这些区域化程序存在于祖先中，并且在今天的许多物种中仍然可以观察到。

雷登说：“至少我们的研究结果驳斥了保守的区域化程序足以支持两侧对称动物大脑同源性的论点。”“我们的研究结果支持增选假说，因为轴计划独立增选不需要发展任何新功能。”

这项研究是科学家如何通过其他生物来了解我们自己的一个例子。雷登的实验室还研究了线虫在神经再生或死亡或受损神经细胞的再生或修复过程中独立但相似的过程中的工作机制。

他认为，建立对这些过程的理解可以帮助为潜在的人类应用(例如再生疗法)奠定基础。

当然，进化已经导致动物完全发育的中枢神经系统比刺胞动物的原始神经网络取得了非凡的进步。人类和刺胞动物各自的神经系统以非常不同的方式进化，以满足各自物种的不同需求。但基本蓝图保持不变。

莱登说：“通过研究这些动物如何构建神经系统，我们可以了解其组成部分。”“如果你不知道自己从哪里开始，就很难知道你是如何到达现在的位置的。”

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