用你的胃思考？大脑神经元的早期功能可能是调节消化道

Tsukuba大学的研究人员发现，即使在没有食物刺激的情况下，光也能调节海胆幼虫的消化系统功能。视蛋白细胞参与光依赖系统，介导了光在海胆消化系统中的作用。这些结果揭示了视蛋白在不同分类动物中的作用，并表明原始的大脑神经元最初可能进化到调节消化道中光介导的活动。

　　

 

   

图像:光照射驱动幽门开口。图像为5秒(秒)和1分30秒

资料来源:筑波大学

日本筑波——许多生命形式都把光作为重要的生物信号，包括具有视觉和非视觉系统的动物。但现在，来自日本的研究人员发现，神经元细胞最初可能已经进化到根据光信息来调节消化。

本月发表在《BMC生物学》(BMC Biology)杂志上的一项研究表明，来自Tsukuba大学的研究人员发现，海胆利用光来调节幽门的开闭，而幽门是消化道的重要组成部分。

光依赖系统通常依赖于视蛋白家族的蛋白质活动，这些在动物王国中都有发现，包括有视觉系统和非视觉系统的生物。了解不同分类动物视蛋白的功能可能为研究不同生物的视觉/非视觉系统如何进化以利用光作为外部信号提供重要线索。视蛋白在包括海胆在内的动物带群中的功能还没有被确定，这是研究人员想要解决的问题。

“眼睛和视觉系统的功能已经得到了很好的描述，”该研究的资深作者山口俊介(Shunsuke Yaguchi)教授说。“然而，在整个进化过程中，光依赖系统是如何获得和多样化的尚不清楚，特别是在后口动物中，因为缺乏关于ambularia类群信号通路的数据。”

为了解决这个问题，研究人员测试了光照是否会引起海胆消化道活动的变化。然后，他们进行了显微外科手术和基因敲除实验，以测试海胆消化系统中的视蛋白细胞是否介导了光的作用。

“结果提供了关于视蛋白在海胆中的作用的新信息，”Yaguchi教授解释说。“具体来说，我们发现即使在没有食物刺激的情况下，通过光线刺激海胆幼虫也会导致消化系统功能的改变。”

此外，研究人员还发现了靠近视蛋白表达细胞的5 -羟色胺能神经元，它们是介导光刺激下一氧化氮释放的关键，一氧化氮是一种神经递质。

Yaguchi教授说:“我们的研究结果对于理解进化的过程有重要的意义，特别是通过神经递质控制的光依赖系统。”

这些数据表明，在我们进化的祖先中，大脑神经元的早期功能可能是调节消化道。由于食物消耗和营养吸收对生存至关重要，复杂的脑-肠调节系统的发展可能是动物进化的重要一步。

原文标题：

Sea urchin larvae utilize light for regulating the pyloric opening

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