无脑海绵含有神经系统的早期回声

大脑就像海绵一样,不断吸收新信息。但海绵也可能有点像大脑。

海绵是人类进化上的远亲,没有神经系统。但研究人员在 11 月 5 日发表的报告中称,对海绵细胞的详细分析发现了可能只是我们大脑的回声:一种叫做神经样细胞的细胞,它们在动物的消化室周围爬行并发出信息。科学.

巴黎巴斯德研究所的进化生物学家蒂博·布鲁内特(未参与这项研究)表示,这一发现不仅为更复杂的神经系统的早期进化提供了线索,而且还提出了许多问题。“这只是开始,”他说。“还有很多东西需要探索。”

细胞潜伏在 S湖豚 ,一种生长在北半球湖泊中的淡水海绵。“我们戏称它为海绵哥斯拉”,因为它押韵 海绵属 德国海德堡欧洲分子生物学实验室 Detlev Arendt 小组的进化生物学家 Jacob Musser 说。

马瑟说,尽管这些海绵很简单,但其复杂性却令人惊讶。他帮助使用油漆刮刀将海绵从金属渡轮码头上撬下来。“它们真是令人着迷的生物。”

无脑海绵含有神经系统的早期回声
发现细胞潜伏在 S湖豚 (如图所示),一种生长在北半球湖泊中的淡水海绵,可以为神经系统如何进化提供线索。Kirt L. Onthank/ 维基共享资源 (CC BY-SA 3.0)

通过购买海绵,Arendt、Musser 和同事寻找单个海绵细胞中活跃的基因,最终得出 18 种不同细胞的列表,其中一些是已知的,一些是未知的。其中一些细胞使用的基因对于其他生物体中更复杂的神经细胞来说至关重要,这些基因以称为囊泡的小细胞物质团的形式发送或接收信息。

其中一种称为神经样细胞的细胞引起了科学家的注意。在发现该细胞使用了参与神经细胞信号传导的基因后,研究人员进行了更仔细的观察。马瑟说,通过共焦显微镜观察,发现了细胞意想不到的位置。“我们意识到,‘天啊,它们在消化室里。’”

被称为领细胞室的大型圆形消化结构有助于通过海绵的管道输送水和营养物质,部分是通过毛状纤毛附属物的跳动来实现的。序列号:2015 年 3 月 9 日)。研究人员发现,神经样细胞在其中一些纤毛周围盘旋,并且神经样细胞附近的一些纤毛以一定角度弯曲,表明它们不再移动。

无脑海绵含有神经系统的早期回声
神经样细胞(电子显微图像中的紫色)靠近海绵喂养室中的消化细胞(水色)。科学家表示,这种接近为神经样细胞向其他细胞发送信号提供了机会。Jacob Musser、Giulia Mizzon、Constantin Pape、Nicole Schieber/EMBL

研究小组怀疑这些神经样细胞向负责保持海绵进食的细胞发送信号,可能利用囊泡来阻止通常波动的纤毛的运动。如果是这样,对于没有神经系统的动物来说,这将是一种复杂的控制水平。

这一发现表明,海绵正在使用一些零散的通信系统,这些系统最终组合在一起充当其他动物的大脑。了解细节可能会为神经系统如何进化提供线索。“动物在拥有神经系统之前有什么?”马瑟问道。“没有多少生物体可以告诉我们这一点。海绵就是其中之一。”

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