無頜海洋生物七鰓鰻與我們人類分享了大腦發展過程
進化論統一了生物學領域,匯集了遺傳學、生態學和生理學等不同領域的學科知識。我們所獲得的資訊有助於解決現實世界中具有生物學基礎的問題。一項新的研究發現,人類大腦中負責調節重要功能的部分的形成,在七鰓鰻中以相同的方式觸發,這一發現表明,人類與這些原始生物有親緣關係。
美國密蘇裡州斯托沃斯醫學研究所(Stowers Institute for Medical Research)的一個研究小組在一項關於大腦發育的新研究中發現了一個驚人的發現,這意味著人類與五億年前的一種無頜海洋生物七鰓鰻是表親關係,這種生物的嘴巴是一個帶齒的吸盤。
大約在5億年前,脊椎動物的起源出現了無頜和有頜的分裂,該研究的主要作者愛麗絲-貝多瓦說。”我們想了解脊椎動物的大腦是如何進化的,以及有頜脊椎動物是否有無頜近親所缺乏的獨特東西。”
這種生物就是七鰓鰻,一種原產於大西洋北部和西部的寄生魚類。但與鱒魚、鱈魚和鯡魚等”多骨”魚類不同,七鰓鰻沒有鱗片、鰭或鰓蓋。它們還有一個吸盤式的嘴,嘴上環繞著鋒利的牙齒,用來鎖定到其他魚類的身體,用粗糙的舌頭磨掉魚體表的肉後,它們就能大快朵頤地吸食魚的血液和體液。
研究人員先前已經確定,調節七鰓鰻後腦結構的基因與包括人類在內的有頜脊椎動物的基因相同。後腦是一個複雜的協調中心,負責調節呼吸和心率等重要功能,在胚胎發育過程中,許多臉部和頭部結構都是在後腦形成的。
然而,這些基因是一個相互關聯的網絡的一部分,需要一個分子”線索”來啟動和引導後腦的構建過程。研究人員在七鰓鰻體內尋找到了這個線索:視黃醇,也就是通常所說的維生素A。
貝多瓦說:”我們發現,不僅是相同的基因,而且相同的線索也參與了七鰓鰻後腦的發育,這表明這一過程是所有脊椎動物的祖先。”
研究人員已經知道,視黃醇可以誘導複雜物種後腦形成所需的基因迴路,但他們驚訝地發現,這種原始的吸面海洋生物也是如此。這項發現證明,七鰓鰻與人類的親緣關係比預期的要密切得多。
研究的通訊作者羅伯-克魯姆勞夫說:「人們認為,因為七鰓鰻沒有下頜,所以它們的後腦不像其他脊椎動物那樣形成。我們已經能夠證明,大腦的這一基本部分是以與小鼠甚至人類完全相同的方式建構的”。
研究人員說,了解視黃醇提供的線索如何用於形成脊椎動物正常的頭部和臉部結構,對於理解這一過程如何在疾病狀態下出錯非常重要。他們在下面的影片中講述了他們的發現的意義。
研究似乎提出了更多需要回答的問題。貝多瓦說:「我們都源自於一個共同的祖先。七鰓鰻提供了另一個線索。現在,我們需要追溯到更遠的進化時期,以發現支配後腦形成的基因迴路是何時開始進化的。 “
這項研究發表在《自然通訊》雜誌。