当前位置: 海绵 >> 海绵市场 >> 海绵细胞暗示神经系统的起源
海绵是简单的生物,但它们是专业的滤食者,每天通过身体过滤数万公升的水来收集食物。它们对这种复杂行为的掌握更为显著,因为它们没有大脑,甚至连一个神经元都没有。
一项研究表明,海绵利用一个复杂的细胞通讯系统来调节它们的进食,并有可能清除入侵的细菌。康涅狄格州纽黑文耶鲁大学研究海洋无脊椎动物的进化生物学家凯西·邓恩说,这些发现有助于理解动物神经系统是如何进化的。他说:“这是一项非常令人兴奋的研究,它使我们能够从新的角度看待海绵。”
细胞经常相互交流,神经元通过称为突触的微小的、有针对性的连接传递电信号或化学信号。此前的研究发现,尽管海绵动物缺乏神经元,但它们拥有编码蛋白质的基因,这些蛋白质通常有助于突触发挥功能。
为了发现哪些细胞表达了这些基因,德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)的进化生物学家DetlevArendt及其同事对淡水海绵(Spongillalacustris)中不同单个细胞的RNA进行了测序。
他们发现海绵有18种不同的细胞类型。突触基因在其中一些类型中是活跃的,这些类型聚集在海绵的消化腔周围。这表明某种形式的细胞通讯可能会协调动物的滤食性行为。
然后,研究人员利用X射线成像和电子显微镜研究了其中一种细胞类型,他们称之为分泌神经样细胞。扫描显示,类神经细胞发出长长的手臂去接触“毛发”细胞,这是一种具有毛发状突起的细胞,驱动海绵的水流系统并捕获大部分食物。
基于这两种细胞类型的相似性以及可能允许分泌化学物质的基因的表达,研究人员认为,这些臂使类神经细胞能够与神经细胞沟通,从而使水流系统暂停,清除任何碎屑或外来微生物。然而,这些神经样细胞不是神经,也并没有迹象表明突触能使神经元如此快速地进行交流。EMBL的进化生物学家雅各布·穆瑟(JacobMusser)是这项研究的合著者,他说,相反,这种细胞类型可能代表了真正神经系统的进化先兆。他说:“我们正处于一个中间点,从拥有所有这些独立的片段到将它们更广泛地结合在一起,但还没有获得创建快速突触所需的所有互连。”
一些科学家说,把这些细胞称为神经系统的前体是一种延伸。圣地亚哥加利福尼亚大学的进化生物学家LindaHolland说:“这很诱人,但这几乎不是决定性的。”她说,很难证明神经系统是从这种细胞通讯系统进化而来,还是像一些研究小组所建议的那样更早甚至多次出现。事实上,许多其他生物,包括单细胞真核生物,都含有相同的突触基因。
缅因州刘易斯顿贝茨学院的发育遗传学家AprilHill希望科学家们能将这项研究及其方法作为进一步研究这种无处不在的海绵的“出发点”。她补充说,其他海绵是否使用类似的蜂窝通信系统,仍然是一个关键的未解之谜。