海綿 ( S pongilla lacustris )的消化室(如圖所示)將水和營養(yǎng)物質(zhì)輸送到動物體內(nèi)。研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)樣細(xì)胞(這張電子顯微照片中的藍(lán)色細(xì)胞)與稱為纖毛的細(xì)胞卷須(圖像中央的黑色細(xì)卷須)緊密接觸，可能是為了告訴它們停止揮動。
海綿是人類非常遠(yuǎn)親的進(jìn)化親戚，沒有神經(jīng)系統(tǒng)。但對海綿細(xì)胞的詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，可能只是我們自己大腦的回聲：稱為神經(jīng)元的細(xì)胞在動物的消化腔周圍爬行并發(fā)出信息，研究人員在 11 月 5 日的《科學(xué)》雜志上報告說。
巴黎巴斯德研究所的進(jìn)化生物學(xué)家 Thibaut Brunet 說，這一發(fā)現(xiàn)不僅為更復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)的早期進(jìn)化提供了線索，而且提出了許多問題，他沒有參與這項研究。“這僅僅是個開始，”他說。“還有很多東西需要探索。”
這些細(xì)胞潛伏在Spongilla lacustris中，這是一種生長在北半球湖泊中的淡水海綿。“我們開玩笑地稱它為海綿哥斯拉”，因為它與Spongilla押韻，德國海德堡歐洲分子生物學(xué)實驗室 Detlev Arendt 小組的進(jìn)化生物學(xué)家 Jacob Musser 說。
Musser 說，盡管它們很簡單，但這些海綿卻有著驚人的復(fù)雜性，他使用油漆刮刀幫助將海綿從金屬渡輪碼頭上撬下來。“他們是如此迷人的生物。”
在獲得海綿后，Arendt、Musser 和同事尋找在單個海綿細(xì)胞中活躍的基因，最終得出了 18 種不同類型細(xì)胞的列表，其中一些是已知的，一些是未知的。這些細(xì)胞中的一些使用的基因?qū)τ谄渌矬w中更復(fù)雜的進(jìn)化神經(jīng)細(xì)胞來說是必不可少的，它們以稱為囊泡的細(xì)胞物質(zhì)的小團(tuán)塊的形式發(fā)送或接收信息。
一種這樣的細(xì)胞，稱為類神經(jīng)細(xì)胞，引起了科學(xué)家們的注意。在發(fā)現(xiàn)這個細(xì)胞正在使用那些參與神經(jīng)細(xì)胞信號傳導(dǎo)的基因后，研究人員進(jìn)行了更仔細(xì)的觀察。Musser 說，通過共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)細(xì)胞出乎意料的位置。“我們意識到，'我的上帝，他們在消化室里。'”
稱為軟骨細(xì)胞室的大型圓形消化結(jié)構(gòu)有助于通過海綿管移動水和養(yǎng)分，部分原因是毛發(fā)狀纖毛附屬物的跳動 ( SN: 3/9/15 )。研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元在其中一些纖毛周圍徘徊，而神經(jīng)元附近的一些纖毛彎曲成一定角度，表明它們不再移動。
JACOB MUSSER、GIULIA MIZZON、CONSTANTIN PAPE、NICOLE SCHIEBER/EMBL
該團(tuán)隊?wèi)岩蛇@些神經(jīng)樣細(xì)胞正在向負(fù)責(zé)保持海綿進(jìn)食的細(xì)胞發(fā)送信號，可能使用囊泡來阻止通常起伏的纖毛的運動。如果是這樣，對于沒有神經(jīng)系統(tǒng)的動物來說，這將是一種復(fù)雜的控制水平。
這一發(fā)現(xiàn)表明，海綿正在使用通信系統(tǒng)的點點滴滴，這些通信系統(tǒng)最終聚集在一起作為其他動物的大腦工作。了解細(xì)節(jié)可能會為神經(jīng)系統(tǒng)如何進(jìn)化提供線索。“在動物有神經(jīng)系統(tǒng)之前，它們有什么?” 馬瑟問道。“沒有多少生物可以告訴我們這一點。海綿就是其中之一。”
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