PNAS：神经系统进化新线索

　　

生物通报道：加州大学圣芭芭拉分校的科学家在无神经系统的海绵中发现了复杂神经系统进化的线索，为了解其他动物神经突触形成基因协调表达的机制打下了基础。该文章将发表在Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上。

海绵可以为人们提供神经系统古老起源的线索。海绵是现存最古老的物种之一。从简单的水母水螅到复杂的人类，都具有神经系统，而海绵却没有。而这也使得来自共同祖先的其他动物与海绵在进化树中分开，研究人员认为一定存在引起神经系统进化的某种特殊机制。

此前有研究对澳大利亚大堡礁的一种海绵Amphimedon queenslandica进行了基因组测序，结果显示这种海绵含有引发神经突触形成基因。

神经突触在细胞间传导化学和电信号，是高度特异性的神经系统组成部分，也是神经系统的特征结构。神经突触就像一种微处理器，能执行发送和接收信号等许多复杂功能，并具有可塑性能产生相互作用并改变自身行为。

“为何海绵几乎具有所有引发神经突触形成的基因，却完全没有生成任何神经元，我们针对这一现象进行了分析，”文章第一作者，加州大学圣芭芭拉分校分子细胞和发育生物学系的博士后Cecilia Conaco说。“而我们也希望进一步了解引发神经系统这一复杂细胞机制进化的各种因素。”

研究人员研究了海绵的RNA（核糖核酸），一种控制基因表达的大分子。并在海绵发育的不同阶段跟踪检测了编码神经突触蛋白基因的活性。研究人员发现，海绵的这些基因时而打开时而关闭。然而在具有神经系统的其他动物中，这些基因是的表达具有一致性。研究说明相关基因的协调表达能产生神经突触，而海绵的这些基因不能协调表达。

上述情形就像是引发神经突触形成的基因网络还没有联系在一起。这一研究说明，神经系统进化的关键步骤不是产生一种形成神经突触的基因，而是调控已存在的基因进行协调性的同时表达。

研究人员称,他们的下一步研究将会对引发神经突触形成的过程以及进化发生后神经系统的改变进行深入分析。

（生物通：叶予）

生物通推荐原文摘要：Functionalization of a protosynaptic gene expression network