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Science最新颠覆性成果:神经系统的二次演化生物通

 成靖 2014-02-17
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【字体: 大 中 小 】 www.ebiotrade.com 时间:2013年01月28日 来源:生物通 
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  长期以来,生物学家们普遍认为神经系统在进化史中只演化了一次。但研究人员在2013综合与比较生物学年会上公布了一种食肉水母(栉水母comb jelly)的基因组测序数据,对上述观点提出了挑战。 BioTek推出全新405 Touch洗板机,免费技术资料索取>> >> 分享到:     
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生物通报道:神经元是一种特化细胞,以轴突、突触、树突和神经特异性蛋白为特征。长期以来,生物学家们普遍认为神经系统在进化史中只演化了一次。但研究人员在2013综合与比较生物学年会上公布了一种食肉水母(栉水母comb jelly)的基因组测序数据,对上述观点提出了挑战。(注:2013 Society for Integrative and Comparative Biology Annual Meeting)
研究人员在测序数据的基础上,指出栉水母(ctenophores)比其他拥有复杂神经系统的生物更加古老,这意味着神经系统出现了两次各自独立的演化,引起了与会者的热议。栉水母的神经系统的确显得与众不同,其基因组中缺乏一种蛋白编码基因,而这一蛋白是其他动物神经系统发育和功能所必需的。“这种蛋白是所有神经系统的基础,但栉水母却没有,”布朗大学进化生物学家Casey Dunn说。生物通 www.ebiotrade.com 
佛罗里达大学神经生物学家Leonid Moroz及其同事致力于研究进化史早期的动物,包括栉水母和其他无脊椎动物。栉水母拥有初级大脑和真正的神经细胞,其神经元通过复杂的突触与肌肉相连。与此相对的是,水母和其他刺胞动物(cnidarian)只有神经细胞网而没有真正的大脑,而海绵甚至没有值得一提的神经细胞。
一些研究认为栉水母出现较晚,出现在两侧对称动物之前;也有人认为栉水母的出现时间与水母相同;而这项新研究认为栉水母比海绵出现得还早,属于最基础的多细胞动物。生物通 www.ebiotrade.com 
Moroz及其同事对栉水母Pleurobrachia bachei进行了基因组测序,并将测序结果与其他生物相比较,并由此认为栉水母出现早于海绵和其他扁盘动物placozoan(placozoan也同样没有神经元)。Moroz在会议上提出,如果在进化史中只有一次神经系统起源的话,那么海绵和placozoan就得丢弃神经细胞和其他神经特性。因此更有可能的情形是,栉水母与其他动物分支后独立演化出了神经系统,而在海绵和placozoan分支后又出现了另一种神经系统。
美国国家人类基因组研究所NHGRI的研究人员独立测序了另一种栉水母,并公布了数据。NHGRI遗传学家Andy Baxevanis在会议上介绍到,他们的研究并未完全证实Moroz对栉水母的论断。不过的确有证据显示栉水母神经系统拥有独立起源。这两种被测序的栉水母都缺乏Hox基因,而该基因对于其他动物的神经系统形成至关重要。此外,P. bachei突触中的分子也与其他生物的神经系统不同,包括水母。例如,栉水母缺乏神经递质serotonin。“这说明形成神经元有许多途径,”他说。生物通 www.ebiotrade.com 
斯坦福大学进化发育生物学家Chris Lowe对这些新测序结果和Moroz的结论表示欢迎。“他提出的这一观点很棒,” 栉水母的基因组成与其他生物相差太远,“它们完全可能拥有独立演化的一套神经系统。”
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(生物通编辑:叶予)
生物通推荐原文节选:生物通 www.ebiotrade.com 
Nervous System May Have Evolved Twice
Biologists have long assumed that the neuron—with its axon, synapses, long processes called dendrites, and a suite of nerve-specific proteins—is the epitome of a specialized cell and thus likely to have evolved only once in the history of life. But a newly sequenced genome of a comb jelly, an ocean-going predator sometimes confused with traditional jellyfish, threatens to upend this view.生物通 www.ebiotrade.com 
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