央视网消息 封面论文登上Science，首次绘制七鳃鳗全脑3D图谱

　　记者从中国科学院昆明动物研究所获悉：6月19日，国际顶级学术期刊《Science》以封面论文形式，发表了一项来自中国科学家的重磅研究——全球首张七鳃鳗全脑三维空间单细胞图谱正式问世。

　　这张“大脑地图”，让人类第一次看清了5亿年前脊椎动物祖先大脑的模样。

　　为什么选七鳃鳗？

　　复杂的大脑，是脊椎动物区别于其他动物的核心标志。但最早的脊椎动物大脑究竟长什么样？科学家找了很久，最终把目光锁定在一种“活化石”身上——七鳃鳗。

　　实验室里的雷氏七鳃鳗（Lethenteron reissneri）

　　它没有上下颌，大约4.5亿年前就与包括人类在内的有颌类祖先“分道扬镳”。更关键的是，它的核心形态在化石中保持了约3.6亿年几乎不变，堪称脊椎动物演化史上的“活标本”。

　　想知道脊椎动物最早的脑子啥样，看它就对了。

　　这张“地图”发现了什么？

　　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，首次构建了七鳃鳗全脑三维空间单细胞图谱——相当于给大脑画了一张精确到每个细胞的“导航地图”。

　　七鳃鳗大脑的3D重构

　　三大核心发现：

　　5亿年前的大脑，已经“分区明确”

　　研究人员把七鳃鳗的脑图谱与小鼠做对比，结果令人惊讶：即使相隔数亿年，两者在嗅球、延脑等多个脑区的功能和基因表达上高度相似。

　　这说明：脊椎动物共同祖先的大脑，可能早已具备分区明确、功能复杂的结构。大脑的“基本蓝图”，5亿年前就画好了。

　　物种进化关系与关键科学问题

　　大脑神经元有“兼职”和“专职”两种演化路线

　　大脑里的神经元通常分两类：让信号“加速”的兴奋性神经元，和给信号“踩刹车”的抑制性神经元，一般各干各的。

　　但科学家在七鳃鳗脑中发现了一类“身兼数职”的神经元——它同时表达兴奋性和抑制性标记基因，被命名为“非羊膜动物富集神经元（AEN）”。这类“兼职”神经元在七鳃鳗脑中占主导地位。

　　而从斑马鱼开始，有颌类脑中逐渐出现分工明确的“专职”神经元，到爬行类、鸟类和哺乳类中，“兼职”神经元显著减少，被更专业的神经元取代。

　　更巧的是，“专职”神经元的出现时间，恰好与有颌类祖先经历的“全基因组复制”事件高度吻合。 简单说：基因翻了倍，“零件库”更大了，大脑才有条件进化出更精细的分工。

　　文章核心发现与亮点

　　小脑可能比我们想的更“古老”

　　小脑从哪来？这是演化生物学的长期争议。

　　研究人员在七鳃鳗脑的“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。这表明：七鳃鳗脑中可能已存在一个“雏形小脑”——没有分层、弥散分布，但为后来有颌类演化出精密的层状小脑奠定了基础。

　　这项研究意味着什么？

　　它不仅重建了脊椎动物脑演化的重要祖先特征，也为理解“复杂大脑如何一步步演化而来”提供了全新视角。

　　随着空间组学技术的发展，这张图谱有望成为未来脑演化研究的基础参考资源。

　　该成果以封面论文形式发表于《Science》。共同第一作者为中科院昆明动物所博士生吴海旭、华大生命科学研究院陈铎元副研究员、辽宁师范大学副教授李军等；共同通讯作者为宿兵研究员、刘石平研究员、逄越教授。研究获国家自然科学基金、国家重点研发计划及云南、浙江、广东、杭州等项目资助。

　　（总台记者 李劲松 图片来源：中国科学院昆明动物研究所）