我国科学家首次绘制出“活化石”七鳃鳗全脑三维空间单细胞图谱，重建了脊椎动物脑的部分祖先特征，为理解复杂脑结构如何产生和演化提供了新的视角。相关成果于北京时间6月19日以封面论文形式在线发表于国际学术期刊《科学》上。
复杂的大脑是脊椎动物区别于无脊椎动物的重要标志，但最早的脊椎动物大脑究竟是什么样子，长期缺乏直接证据。七鳃鳗作为现存少数几类没有上下颌的脊椎动物代表，大约在4.5亿年前与包括人类在内的有颌类脊椎动物的祖先分道扬镳。更难得的是，它的核心形态特征在化石记录中保持了约3.6亿年几乎不变，堪称是“活化石”物种，因此也被认为是重建脊椎动物脑祖先状态的关键类群。
近日，中国科学院昆明动物研究所宿兵团队联合华大生命科学研究院、辽宁师范大学研究团队，为七鳃鳗绘制了一张覆盖全脑的三维空间单细胞“地图”。借助这张“地图”，研究人员发现，七鳃鳗与小鼠虽然相隔数亿年演化历程，但多个脑区的基因表达和细胞类型依然高度相似，表明早在脊椎动物共同祖先身上，大脑就可能已经具有明确分区和复杂的分子结构。
研究还发现，七鳃鳗脑中存在一类同时具有兴奋性和抑制性特征的“兼职”神经元。这类神经元在七鳃鳗和斑马鱼脑中占据较高比例，而随着脊椎动物不断演化，分工更加明确的“专职”神经元逐渐成为主导。
“这张全脑三维图谱就像一份跨越数亿年的‘地图’，为我们理解复杂脑结构如何产生和演化提供了新的视角。”中国科学院昆明动物研究所研究员宿兵说，随着空间组学技术的发展，这一研究有望成为未来研究脑演化的重要参考资源。
此外，研究人员在七鳃鳗“小脑样区域”中鉴定出一类与斑马鱼小脑中间神经元分子特征高度相似的细胞，表明七鳃鳗脑中可能已经存在一个雏形小脑。这一发现为长期存在争议的小脑起源问题提供了新的分子证据。（记者赵珮然）
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