国际顶刊七鳃鳗大脑研究揭示五亿年前脊椎动物脑结构

最近一项荣登国际顶级期刊《科学》封面的重磅研究，首次揭开了科幻电影中巨型沙虫原型——七鳃鳗的完整大脑奥秘。这项由中国科学院昆明动物研究所领衔、多家机构联合完成的研究，通过构建七鳃鳗大脑的三维单细胞图谱，为追溯脊椎动物祖先在五亿年前的大脑形态提供了决定性证据。

七鳃鳗作为一种罕见的无颌脊椎动物，其身体结构在数亿年间几乎未发生改变，因此被誉为研究脊椎动物早期演化的“活化石”。科研团队对七鳃鳗大脑进行了高精度测绘，精准标注了数十万个脑细胞的具体位置与类型，成功绘制出迄今最为详尽的大脑细胞图谱。

五亿年前大脑基础结构已基本成型

通过对比七鳃鳗与小鼠的大脑结构，研究团队发现，尽管两者的演化路径已分离超过四亿年，但多个脑区的基因表达模式依然呈现出高度相似。这一重要发现表明，脊椎动物最早共同祖先的大脑早在五亿年前就已拥有完整的分区结构，且这一基础架构被后续众多物种延续至今。与此同时，不同物种也演化出了各自独特的脑细胞类型——例如七鳃鳗具备哺乳动物所缺失的特殊神经元，而人类大脑则进化出了结构复杂、分层精细的大脑皮层。

神经元功能从“兼职”向“专职”的演化

研究还深入剖析了神经元功能的演化轨迹。在七鳃鳗大脑中，绝大多数神经元细胞同时具备兴奋与抑制两种功能，类似“一人身兼两职”的模式。然而，自鱼类开始，分工明确的专职神经元逐渐增多。到了鸟类和哺乳动物，这种功能混合的“兼职”细胞数量已显著减少。研究团队推测，这一转变可能与远古时期发生的基因组复制事件密切相关，为细胞功能的进一步细化提供了丰富的遗传基础。

此外，围绕小脑起源的学术争议也通过这项研究获得了新的突破口。科学家在七鳃鳗大脑中发现了一片特殊区域，其细胞特征与鱼类小脑高度相似，极有可能代表了小脑结构最原始的雏形。这项研究不仅加深了我们对自身大脑演化历程的理解，也为神经科学的比较研究提供了宝贵的数据资源。

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