海七鳃鳗的大脑发育与人类非常相似

斯托尔斯医学研究所领导的最新研究表明，海七鳃鳗和人类的后脑都是使用极其相似的分子和遗传工具包构建的。

“我们对后脑(大脑中控制血压和心率等重要功能的部分)的研究本质上是了解遥远过去的一扇窗户，并且可以作为理解复杂性进化的模型，”雨果帕克博士说，斯托尔斯医学研究所研究员。

和其他脊椎动物一样，海七鳃鳗也有脊椎和骨骼，但它们明显缺少头部的一个特征——下巴。

由于大多数脊椎动物(包括人类)都有下巴，因此七鳃鳗的这种显着差异使它们成为了解脊椎动物特征进化的宝贵模型。

“大约 5 亿年前，无颌脊椎动物和有颌脊椎动物的起源出现了分歧，”同样来自斯托尔斯医学研究所的爱丽丝·贝多伊斯 (Alice Bedois) 博士说。

“我们想了解脊椎动物的大脑是如何进化的，以及有颌脊椎动物是否有一些独特的东西是它们的无颌亲戚所缺乏的。”

之前的研究已经发现，构成和细分海七鳃鳗后脑的基因与包括人类在内的有颌脊椎动物的基因相同。

然而，这些基因是互连网络或电路的一部分，需要启动和指导才能正确构建后脑。

在这项新研究中，作者发现了一种常见的分子线索，虽然已知它可以指导多种动物的头尾模式，但它是指导海七鳃鳗后脑模式的基因电路的一部分。

“我们发现，海七鳃鳗后脑发育不仅涉及相同的基因，而且涉及相同的线索，这表明这一过程是所有脊椎动物的祖先，”贝多伊斯博士说。

“这种信号称为视黄酸，俗称维生素 A。”

虽然研究人员知道视黄酸会提示基因回路在复杂物种中构建后脑，但人们认为视黄酸与海七鳃鳗等更原始的动物无关。

令人惊讶的是，他们发现海七鳃鳗核心后脑回路也是由视黄酸启动的，这提供了证据表明这些海怪和人类的关系比预期的要密切得多。

“人们认为，因为海七鳃鳗没有下巴，所以它们的后脑不像其他脊椎动物那样形成，”斯托尔斯医学研究所的研究员罗布·克鲁姆劳夫博士说。

“我们已经证明，大脑的这个基本部分的构建方式与小鼠甚至人类完全相同。”

有一些众所周知的信号分子可以告知细胞在发育过程中的命运。

现在，研究人员发现视黄酸是另一个主要参与者，它可以促进脑干形成等发育的重要步骤。

此外，如果后脑的形成是所有脊椎动物的保守特征，那么其他机制必须负责解释它们令人难以置信的多样性。

“我们都来自一个共同的祖先，”贝多瓦博士说。

“海七鳃鳗提供了额外的线索。”

“现在我们需要进一步回顾进化时间，以发现控制后脑形成的基因电路首次进化的时间。”

该研究发表在《自然通讯》杂志上。