全球實時：澳大利亞鬃獅蜥腦圖譜揭示大腦進化的秘密

【資料圖】

早期的四足動物（有四肢的動物）在 3.2 億年前從水生環境遷移到陸地環境，這導致了今天脊椎動物的三個主要分支：爬行動物、鳥類（爬行動物樹的一個分支）和哺乳動物。由于共同的祖先，所有四足動物的大腦都具有在早期發育過程中建立的類似基礎結構。

只是目前科學家尚無法確定這種常見的“Bauplan”是如何促成不同的進化特征的。為了回答這個問題，馬克斯-普朗克研究所的科學家創建了龍腦的分子圖譜，并將其與小鼠的圖譜進行了比較。

與哺乳動物大腦是古代“爬行動物”大腦和現代哺乳動物特征的結合的傳統觀點相反，他們的結果意味著爬行動物和哺乳動物的大腦都從一個共同的祖先集合中發展出不同的進化枝特異性神經元類型和回路。

吉爾斯·洛朗（Gilles Laurent）教授表示：“神經元是體內最多樣化的細胞類型。它們的進化多樣化反映了產生它們的發育過程的變化，并可能驅動它們所屬的神經回路的變化”。他是馬克斯-普朗克研究所負責大腦研究的所長，并領導了這項發表在《科學》雜志上的新研究。

洛朗教授表示：“例如，不同的大腦區域不能孤立地工作，這表明相互關聯的區域（例如丘腦和大腦皮層）的進化可能在某種程度上是相關的。此外，爬行動物和哺乳動物中的大腦區域可能也源自共同的祖先結構，然后以類似的方式進化出不同的種類。而在另一個進化枝中它是“現代的”。相反，這兩個進化枝現在可能包含常見（古老）和特定（新型）神經元類型的混合。這些是我們的實驗試圖解決的問題”。

雖然比較大腦中發育區域和預測的傳統方法沒有必要的分辨率來揭示這些異同，但 Laurent 和他的團隊采用了細胞轉錄組學方法。使用一種稱為單細胞 RNA 測序的技術，該技術可以檢測單個細胞中存在的大部分 RNA 分子（轉錄組），科學家們生成了澳大利亞鬃獅蜥大腦的細胞類型圖譜，并將其與現有的小鼠進行了比較大腦數據集。