乌龟和蜥蜴脑的分子图谱展现了人类大脑的进化

网络整理 2019-04-20 10:01

这项研究开发了很多新问题。古代神经元范例在爬动作物和哺乳动物皮层回路中具有沟通的成果吗?这些分子的相似性和差别可以汇报我们大脑成果和动物行为的演变吗?“从这些新的分子图中摸索尚有许多对象,”洛朗说:“这只是一个开始。”

“我们的研究功效极大地阐发了我们对爬动作物大脑的领略,从而也表明白大脑进化的领略,”托切斯说。譬喻,这些新的分子图显示,爬动作物具有与哺乳动物海马体中发明的神经元范例相对应的神经元范例,涉及空间定向和影象形成的布局。在爬动作物中,海马被发明朝向大脑的中心,但与其折叠的哺乳动物对应物差异,它看起来像一张纸。“就像在早期的哺乳动物中,祖先的海马体被一个日益占主导职位的新皮层敦促并被迫折叠自身,以得到其符号性的哺乳动物布局,”洛朗增补说。

几十年来,爬动作物和哺乳动物大脑之间的剖解学差别激发了很多关于皮层进化的争议。人们争论爬动作物大脑的这一部门是否与哺乳动物大脑的那部门相对应,可能哺乳动物新皮层中发明的很多层是否也存在于爬动作物中,但其形式是传统要领无法检测到的。Gilles Laurent和他在Max Planck脑研究所的研究小组回收了差异的要领,专注于组成皮质回路的无数神经元范例的分子表征。

转录组测序

神经元“范例”尤其因其形态,神经递质,毗连和成果特性而差异。这些特征都源于差异基因组的表达;因此,可以通过丈量它们含有的信使RNA分子(它们的“转录组”)对各个神经元举办分类(或分型)。本研究的第一作者Maria Antonietta Tosches及其同事利用专门的微流体平台,在微观水滴中逐一捕捉龟和蜥蜴细胞的转录组。

被迫折叠

乌龟和蜥蜴脑的分子图谱展现了人类大脑的进化

对比之下,非海马爬动作物皮层展现了哺乳动物新皮质的巨大汗青。譬喻,抑制性神经元在爬动作物和哺乳动物中表达相似的基因组,表白配合的祖先。然而,欢快性神经元在这两组中存在明显差别。“哺乳动物的六层新皮层是一种迷人的古代和新型神经元范例的镶嵌图,”Tosches说。科学家们此刻可以指出哺乳动物新皮质的真正新颖性,即在基因表达措施产生深刻变革后呈现新型欢快性神经元。

在许多方面,我们是大脑皮层。它的电路有助于塑造我们对世界的感知,存储我们的影象并筹划我们的行为。一个大脑皮质,其典范的层状组织,只有在哺乳动物,包罗人类和非禽类爬动作物如蜥蜴和乌龟发明。哺乳动物,爬动作物和鸟类发源于约莫3.2亿年前的配合祖先。神经科学家认为,这个祖先有一个三层的小皮层,因为本日在哺乳动物的海马和现代爬动作物的所有皮质中都发明白雷同的布局:这些三层皮质大概与它们配合的祖先皮层相对应。

通过较量当今爬动作物的皮质与当今哺乳动物的新旧皮质(如海马体和新皮层),我们可以寻找相似性,潜在的祖先性状和差别 - 由它们的独立进化发生 - 从而重建主要皮层进化的特征。到今朝为止,较量基于发育息争剖学特征。这项基于单个爬动作物神经元分子特征的新研究提供了前所未有的数据,有助于重建皮层进化。

操作这些基因表达谱,科学家们可以对数千个神经元举办分类。从每种范例,他们可以识别诊断标志基因,并利用它们来评估大脑中细胞范例的位置。想象一下皮质的图片,直到当时匀称,溘然酿成彩色区域的拼贴画,每个区域包括一个或几个特征细胞范例。

作者此刻可以直接较量爬动作物的分子图谱与哺乳动物大脑的分子图谱,找到一对一的对应干系,甚至可以得出关于其3.2亿年前(现已灭尽)配合祖先大脑的假设。

我们的大脑皮层,一片神经元,毗连和回路,包罗“陈腐”区域,如海马和“新”区域,如六层“新皮层”,仅在哺乳动物中发明,最突出的是人类。可是在进化进程中,大脑皮层的身分是否会呈现,它们是如何进化的?美因河边法兰克福马克斯普朗克脑研究所的科学家们研究了海龟和蜥蜴皮层神经元中的基因表达,并发明白与哺乳动物皮层意想不到的相似和差异之处。这些功效是重建脊椎动物大脑进化的里程碑。

本文相关资讯
体检功效造假担何责?

体检功效造假担何责?

如今,越来越多的人选择按期体检,不罕用人单元也会每年为员工布置体检。然而,最近某民营体检机构认真人提到,有...

哈佛生物学家方才展示了最遍及的基

哈佛生物学家方才展示了最遍及的基

哈佛医学院的研究人员从基础上改写了大肠杆菌细菌的基因组。该团队代替了其64个暗码子中的7个(3个字母的序列,凡是对...

青岛妇女儿童医院药师进校园 普及安

青岛妇女儿童医院药师进校园 普及安

信网12月27日讯 12月26日下午,青岛市妇女儿童医院药学部主任闫美兴总药师教育几名药师,来到青岛第53中小学部,给孩子...

较量真菌排泄物展现碳化合物降解途

较量真菌排泄物展现碳化合物降解途

它们不起眼的外表大概会使它们被自然栖息地中的植物或动物所掩盖,但真菌在维持其生态系统方面发挥着要害浸染。从...

更多