寄生鱼提供了进化的见解

   日期:2020-06-24     浏览:29    评论:0    
核心提示:寄生鱼提供了进化的见解洛里·达荷西,加州理工学院七鳃鳗肠道的侧面图,显示许多大的5 -羟色胺能神经元(绿色)位于肠道的侧面。

寄生鱼提供了进化的见解
洛里·达荷西,加州理工学院

七鳃鳗肠道的侧面图,显示许多大的5 -羟色胺能神经元(绿色)位于肠道的侧面。这些肠道神经元成熟发育。七鳃鳗是一种黏糊糊的、像鳗鱼一样的寄生鱼类,是现存的两种没有颚的脊椎动物之一。虽然许多人会被这些生物排斥,但七鳃鳗让生物学家感到兴奋,因为它们是如此原始,保留了许多与它们远古祖先相似的特征,从而为一些生命最大的进化问题提供了答案。现在,通过对七鳃鳗的研究,加州理工学院的研究人员发现了一种意外的外周神经系统神经元的进化机制——大脑和脊髓之外的神经。


这项研究是在加州理工学院阿尔伯特·比林斯·鲁多克生物学教授玛丽安·布朗纳的实验室完成的,并发表在3月20日的《自然》网络版上。

十多年来,布朗纳小组一直在研究七鳃鳗,因为他们对脊椎动物的进化提供了独特的见解,特别是对颌骨等新结构的进化。她在加州理工学院的实验室里养着世界上为数不多的实验室里的七鳃鳗。

布朗纳对七鳃鳗在内脏神经元的进化过程中如何与其他脊椎动物进行比较特别感兴趣。这些神经元控制消化肌肉的运动,并管理其他方面的肠道生理,如分泌和水分平衡。

“我们对七鳃鳗内脏神经元的起源很感兴趣,因为在其他脊椎动物中,它们是从一种叫做神经嵴细胞的特殊胚胎细胞中产生的,”生物学和生物工程博士后学者、该论文的第一作者之一Stephen Green说。“我们知道七鳃鳗有很多种神经嵴细胞,但我们对哪些细胞产生肠道神经元知之甚少。”

胚胎神经细胞(绿色)穿过脊髓神经(红色)到达肠道。这些神经前体细胞到达肠道后将发育成神经元。信贷:布朗实验室
神经嵴细胞是干细胞的一种;在脊椎动物的胚胎发育过程中,它们最终分化成专门的细胞,如那些制造面部骨骼细胞或那些制造色素细胞的细胞。特别是一种被称为迷走神经嵴细胞的细胞群,已知会变成肠道神经元。但是Bronner和她的团队注意到,虽然成熟的七鳃鳗像其他脊椎动物一样有内脏神经元,但七鳃鳗胚胎却没有这些迷走神经细胞。

“成年七鳃鳗有肠道神经元,但我们无法找到迷走神经前体细胞,”Bronner说。“那么,肠道神经元从何而来?”

为了找到答案,研究小组从老鼠身上得到了启发,这些老鼠由于基因突变而缺乏迷走神经嵴细胞。然而,小鼠体内确实有少量的肠道神经元来自一种意想不到的来源——雪旺细胞前体(SCPs)。scp沿着神经存在,这些神经从脊柱延伸到身体的各个部位。已知这些细胞会发展成雪旺细胞,在神经周围形成保护屏障。

Bronner和她的团队用荧光标记了七鳃鳗胚胎中的这些细胞,发现在发育过程中,这些细胞从脊柱向肠道迁移。不出所料,其中一些scp发育成肠道神经元。

格林说:“我们的发现表明,古代脊椎动物的肠道神经元可能主要来自SCPs,而这些原始的肠道神经元后来被迷走神经嵴细胞产生的神经元所取代。”七鳃鳗的内脏相对简单,没有循环,神经元总数也很少。我们推测,迷走神经嵴细胞可能对老鼠和人类等高等脊椎动物更为复杂的肠道至关重要。”

这篇论文的题目是“起源于神经嵴的脊椎动物肠神经元的远古进化起源”。

 
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