在龙的进化的大脑

这些天,龙是保持权力的游戏球迷在他们的脚趾。但他们也提供重要的见解脊椎动物大脑进化,所揭示的马克斯·普朗克科学家的工作在澳大利亚松狮蜥的大脑Pogona vitticeps。脊椎动物进化出现了重大转折3.2亿年前早期四足动物(动物四肢)从水转变为土地,最终导致三个主要演化支:爬行动物、鸟类(爬行动物的一个分支树)和哺乳动物。因为共同的祖先,所有四足动物的大脑有着相似的基础架构建立在早期开发。然而,如何变化在这个普通的“Bauplan“导致clade-specific属性仍不清楚。马克斯普朗克研究所的神经学家在法兰克福大脑研究解决这个问题通过生成分子阿特拉斯龙的大脑和比较它与一个来自老鼠。他们的发现表明,与流行的看法相反,哺乳动物大脑由一个古老的“爬行动物”哺乳动物大脑补充了新的特性,爬行动物和哺乳动物的大脑进化自己的clade-specific神经元类型和电路,从一个共同的祖先。

“神经元最不同的细胞类型。进化多元化反映了变化的发展过程产生,并可能驱动神经回路的变化他们属于“Gilles Laurent教授说,马克斯普朗克研究所主任大脑研究的新的研究发表在科学。“例如,不同的大脑区域工作不是孤立的,这表明进化相互连接的区域,如丘脑和大脑皮层,可能在某种程度上是相关的。爬行动物和哺乳动物的大脑区域,来源于一个共同祖先的结构可能会以这样一种方式进化,今天仍然是祖先在一个进化枝,虽然“现代”。相反,它可能是演化支现在包含一个混合的常见(古代)和特定的(小说)神经元类型。这些类型的问题,我们的实验试图解决”,劳伦特补充道。

而传统方法比较发展地区和预测在大脑中没有必要的决议来揭示这些异同,劳伦特和他的团队花了细胞转录组的方法。使用一种称为RNA单细胞测序的技术,检测到一个大比例的RNA分子(转录组)出现在单个细胞,科学家制造了程控澳大利亚松狮蜥的阿特拉斯的大脑Pogona vitticeps要与现有的老鼠大脑的数据集。

转录组比较揭示神经元类型的共享类

“我们异形超过280000细胞的大脑Pogona和确定了233种不同类型的神经元”,大卫·海恩解释说研究生的Laurent实验室和co-first研究》一书的作者。“计算集成我们的数据与鼠标transcriptomically分组的数据显示,这些神经元可以在普通家庭里,这可能是祖先的神经元类型”,海说。此外,他发现,大部分的大脑区域包含一个混合的常见(古代)和特定的(小说)神经元类型,如下图所示。

研究生Tatiana Gallego-Flores组织学技术用于映射这些细胞类型在整个龙大脑和观察(其他)丘脑神经元可以分为两个转录组和解剖域,定义为连接到其他的大脑区域。因为这些连接的地区有不同的命运在哺乳动物和爬行动物,其中一个区域是高度不同,比较这两个域的丘脑转录组被证明是非常有趣的。事实上,它表明,转录组差异匹配的目标区域。

“这表明神经元转录组的身份有所反映,至少部分地区的远程连接的目标。因为我们没有古老的脊椎动物的大脑,重建过去一半几十亿年进化的大脑需要非常复杂的分子连接在一起,发展,解剖和功能数据的方式是有条理的。我们生活在一个非常激动人心的时代,因为这是成为可能”,劳伦特总结道。

参考:海D, Gallego-Flores T,尹浩然,Klinkmann。分子多样性和脊椎动物大脑中的神经元类型的进化。科学。2022,377 (6610):eabp8202。doi:10.1126 / science.abp8202

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