七鳃鳗脑图谱揭示了脊椎动物大脑的4.5亿年蓝图
一只成年的雷氏七鳃鳗（Lethenteron reissneri）。图片来源：昆明动物研究所吴海旭
（化石网cnfossil.com）据中国科学院：最早的复杂脊椎动物大脑是什么样的？为了找出答案，科学家们转向了一种不太可能的时空旅行者：七鳃鳗，一种无颌、鳗鱼状的鱼类，其身体结构在大约3.6亿年里几乎没有变化。
在6月18日发表在《科学》杂志上的一项研究中，由中国科学院昆明动物研究所苏炳领导的研究团队，联合华大研究院研究院和辽宁师范大学的合作者，构建了首个完整七鳃鳗大脑的三维单细胞图谱，本质上是一张高分辨率地图，显示了每个细胞的位置以及每个细胞中活跃的基因。
研究人员发现，尽管七鳃鳗大约在4.5亿年前与有颌脊椎动物分化，但它们的大脑在许多区域与老鼠共享惊人的基因表达模式。这一发现表明，所有脊椎动物的共同祖先很可能已经拥有一个组织良好、分子结构复杂的大脑。
然而，研究人员还发现，每个谱系也进化出了自身的创新：七鳃鳗拥有独特的中脑神经元和超大“穆勒细胞”，而哺乳动物则构建了更复杂、层次丰富的皮层。
此外，图谱还暗示了神经元类型在进化过程中变得更加专精。七鳃鳗拥有一种多功能的细胞类型，称为富含无活体的神经元（AEN），它同时携带兴奋性和抑制性信号——这一过程被称为“月光化”。
研究人员比较了脊椎动物树上的现存物种，发现这些“兼职”细胞在七鳃鳗和斑马鱼中很常见，但在羊膜动物中则较为罕见，后者依赖具有专门功能的“专门”神经元。研究人员认为这种对比与古老的全基因组复制有关。
此外，研究人员还揭示，即使是大脑协调中心小脑也显示出早期根源：七鳃鳗细胞类似于小脑神经元，指向一个弥漫且原始的“小脑样区域”。
总体而言，这项研究帮助重建了祖先脊椎动物大脑的进化蓝图，并为脊椎动物大脑如何随着时间变得日益复杂提供了新的见解。
出版信息
吴海旭等，《七鳃鳗三维单细胞转录组学揭示脊椎动物大脑的祖先及专门特征》，《科学》（2026）。DOI：10.1126/science.aea2535
