一个新的研究发现头足类动物——包括章鱼、乌贼和墨鱼在内的一种不同种类的软体动物——大脑的构造方式与脊椎动物相似。这项研究发表在当代生物学．
非凡的智力
许多头足类动物，尽管外表不同寻常，却有迷人而复杂的行为。它们可以处理视觉信息，迅速变换颜色、形状甚至纹理。事实上，他们是如此优秀的沟通者和问题解决者，以至于他们甚至会表现出无聊的迹象。
头足类动物的秘密武器呢?他们神奇的大脑。头足类动物的大脑是无脊椎动物中最复杂的——然而，它们是如何产生这些大脑的问题一直是科学家们争论不休的话题。
现在，哈佛大学研究这些生物视觉系统的研究人员认为，他们的发现使我们更接近最终解决这个问题，他们说，这个过程看起来与脊椎动物的发育非常相似。
来自FAS系统生物学中心使用一种新的活体成像技术，能够观察头足类动物胚胎中神经元的生成，使他们能够跟踪视网膜中神经发育过程中的细胞。
细致入微
在追踪神经干细胞的过程中，研究人员发现它们的行为与脊椎动物神经系统发育过程中的细胞相似。这表明，尽管脊椎动物和头足类动物在大约5亿年前沿着进化树彼此偏离，但两类动物在大脑发育过程中使用了相似的方法。
“我们的结论令人惊讶，因为我们对脊椎动物神经系统发育的很多了解一直被认为是该谱系的特殊之处。”解释克里斯汀Koenig他是这项研究的资深作者。“通过观察这一过程非常相似的事实，它向我们表明，这两个独立进化的非常大的神经系统正在使用相同的机制来构建它们。这表明，动物在发育过程中使用的那些机制-这些工具可能对构建大型神经系统很重要。”
Koenig和他的同事们把他们的研究重点放在了鱿鱼视网膜的发育上Doryteuthis pealeii，也被称为长鳍乌贼。这些动物可以在大西洋西北部找到，长到大约一英尺长。它们的胚胎因其可爱的外表而闻名，有大脑袋和大眼睛。
研究人员采用的活体成像技术以前也被用于研究模式生物，如果蝇和斑马鱼。在长达数小时的研究中，研究人员使用尖端显微镜技术，每隔十分钟就会对鱿鱼胚胎拍摄高分辨率照片，使研究人员能够用荧光染料跟踪单个细胞的行为。
他们的目的是监测一种叫做神经祖细胞的干细胞的组织，它们共同形成一种叫做“假分层上皮”的独特组织结构。这表现为密集排列的细长细胞结构。在鱿鱼胚胎中，研究人员观察到这些细胞的细胞核在细胞分裂前后上下迁移，这是维持组织和组织健康生长的重要因素。
这种结构是脊椎动物大脑和眼睛发育的普遍特征。以前，这被认为是脊椎动物神经系统能长得如此庞大和复杂的主要原因。这种类型的神经上皮已经在其他动物中观察到，但本研究中检测的鱿鱼组织在大小、组织和细胞核运动方面与脊椎动物组织惊人地相似。
深入研究头足类动物的大脑发育
该实验室下一步计划研究头足类动物大脑中不同细胞类型的出现，检查它们是否在不同时间出现，是什么影响了一种神经元相对于另一种神经元的发育，以及这些过程在其他物种中是否相似。
柯尼格说:“这类工作的一大收获是，研究生命多样性是多么有价值。增加了．“通过研究这种多样性，你实际上可以回到关于我们自己的发展和我们自己的生物医学相关问题的基本观点。”
参考:李国强，李志强，李志强，等。头足类动物的视网膜发育显示了类似脊椎动物的神经发生机制。咕咕叫。医学杂志．2022.doi:10.1016 / j.cub.2022.10.027
这篇文章是重写的新闻稿由哈佛大学发行。材料的长度和内容都经过了编辑。
