微小独特的海洋生物揭示神经元的古老起源

微小独特的海洋生物揭示神经元的古老起源H2的共聚焦显微镜下细胞核图像（按深度着色），H2是胎生动物的四个物种之一，该研究的作者为其绘制了细胞图谱。图片来源：SebastianR.Najle/基因调控中心胎生动物是一种微小的动物，大约只有一粒大沙粒大小，在温暖的浅海中以生活在岩石表面和其他基质上的藻类和微生物为食。这种形似圆球和薄饼的生物非常简单，没有任何身体部位或器官。这些动物被认为是在大约8亿年前首次出现在地球上，是与栉水母纲（Ctenophora）、多孔纲（Porifera）、腔肠纲（Cnidaria）（珊瑚、海葵和水母）和双鞭毛目（Bilateria）（所有其他动物）并列的五大动物门类之一。这些海洋生物通过肽能细胞协调自己的行为，肽能细胞是一种特殊类型的细胞，能释放小肽来指挥动物的运动或进食。在对这些细胞起源的好奇心驱使下，这项研究的作者们采用了一系列分子技术和计算模型，以了解胎生动物细胞类型是如何进化的，并拼凑出我们远古祖先的外观和功能。重建远古细胞类型研究人员首先绘制了一张所有不同胎生动物细胞类型的地图，标注了它们在四个不同物种中的特征。每种细胞类型都有特定的作用，这些作用来自于特定的基因组。这些地图或"细胞图谱"让研究人员能够绘制出这些基因的集群或"模块"。然后，他们绘制了控制这些基因模块的DNA调控区域图，从而清楚地显示了每个细胞的作用以及它们是如何协同工作的。最后，他们进行了跨物种比较，重建了细胞类型的进化过程。在显微镜下观察毛鳞虫H2标本的延时视频。资料来源：SebastianR.Najle/CentrodeRegulaciónGenómica研究表明，胎生动物的九种主要细胞类型似乎是由许多"中间"细胞类型连接起来的，它们从一种类型转变为另一种类型。这些细胞不断生长和分裂，维持着动物移动和进食所需的细胞类型的微妙平衡。研究人员还发现了14种不同类型的肽能细胞，但这些细胞与所有其他细胞都不同，没有显示出任何中间类型，也没有任何生长或分裂的迹象。令人惊讶的是，肽能细胞与神经元有许多相似之处--这种细胞类型直到数百万年后才出现在更高级的动物体内，如双毛目动物。跨物种分析表明，这些相似之处是胎生动物所独有的，并没有出现在海绵或栉水母等其他早期分支动物身上。进化的垫脚石肽能细胞与神经元之间的相似性体现在三个方面。首先，研究人员发现，这些胎生动物细胞是通过发育信号从原生上皮细胞群中分化出来的，这种信号类似于网虫和双足纲动物的神经发生过程，即新神经元的形成过程。其次，他们发现肽能细胞具有许多基因模块，这些模块是构建神经元中能够发出信息的部分（突触前支架）所必需的。然而，这些细胞远非真正的神经元，因为它们缺乏神经元信息接收端（突触后）的组件或传导电信号所需的组件。最后，作者利用深度学习技术表明，胎生动物细胞类型之间的交流是通过细胞内的一个系统进行的，在这个系统中，被称为GPCR（G-蛋白偶联受体）的特定蛋白质会检测到外部信号，并在细胞内启动一系列反应。这些外部信号由神经肽介导，神经肽是神经元在许多不同生理过程中使用的化学信使。这项研究的共同第一作者、基因组调控中心博士后研究员塞巴斯蒂安-纳伊尔（SebastiánR.Najle）博士说："我们对这些相似之处感到震惊。胎生动物的肽能细胞与原始神经细胞有许多相似之处，尽管它们还没有达到那种程度。这就像是在看一块进化的垫脚石。"神经元的曙光这项研究表明，8亿年前，在远古地球浅海中吃草的祖先动物中，神经元的构件正在形成。从进化的角度来看，早期的神经元最初可能类似于今天胎生动物的肽能分泌细胞。这些细胞利用神经肽进行交流，但最终获得了新的基因模块，使细胞能够创建突触后支架，形成轴突和树突，并创建产生快速电信号的离子通道--这些创新对于胎生动物祖先首次出现在地球上后约一亿年神经元的出现至关重要。然而，神经系统的完整进化故事仍有待考证。据认为，第一个现代神经元起源于大约6.5亿年前的刺胞动物和两栖动物的共同祖先。然而，栉水母中也存在类似神经元的细胞，尽管它们在结构上有很大差异，而且缺乏现代神经元中大多数基因的表达。胎生动物细胞中存在其中一些神经元基因，而栉孔动物中却没有，这引发了有关神经元进化轨迹的新问题。"胎生动物缺乏神经元，但我们现在发现它们与我们的神经细胞有着惊人的分子相似性。栉水母有神经网，与我们的神经网有关键的不同之处，也有相似之处。神经元是一次进化然后分化，还是不止一次并行进化？它们是马赛克吗，每一块都有不同的起源？这些都是有待解决的悬而未决的问题"，该研究的共同第一作者、基因组调控中心博士后研究员泽维尔-格劳-博韦（XavierGrau-Bové）博士说。该研究的作者相信，随着世界各地的研究人员继续对不同物种的高质量基因组进行测序，神经元的起源和其他细胞类型的进化将变得越来越清晰。"细胞是生命的基本单位，因此了解细胞如何产生或随时间发生变化是解释生命进化故事的关键。胎生动物、栉水母、海绵和其他非传统模式动物蕴藏着我们刚刚开始揭开的秘密，"该研究的通讯作者、基因组调控中心初级组组长、ICREA研究教授ArnauSebé-Pedros总结道。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385699.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385699.htm

针对果蝇的新研究揭示了雄性求偶行为的起源

针对果蝇的新研究揭示了雄性求偶行为的起源雄性果蝇通常对其他雄性果蝇表现出反社会行为，它们更喜欢与雌性果蝇为伴，雌性果蝇通过化学受体识别雄性果蝇。然而，康奈尔大学生物学家的最新研究表明，果蝇的视觉系统在它们的社会交往中发挥着重要作用。这一发现为人类各种社会行为的潜在根源，包括与躁狂症和自闭症等疾病相关的行为提供了新的见解。该论文最近发表在《当代生物学》（CurrentBiology）杂志上。许多动物物种利用视觉来调节它们的社会行为，但其基本机制在很大程度上是未知的。在果蝇中，视觉被认为明确用于运动检测和跟随，而不是调节社会行为--但研究人员发现事实可能并非如此。高级作者、神经生物学和行为学助理教授尼莱-亚皮奇（NilayYapici）说："在我们的研究中，我们发现过度激活视觉系统会超越雄蝇发出的化学信号所产生的抑制作用，从而对另一只雄蝇说：'好吧，你知道，我是另一只雄蝇，别惹我'。令人惊讶的是，增加大脑中的视觉增益以某种方式推翻了化学感觉抑制，将雄性苍蝇吸引到其他雄性苍蝇身边。"研究人员发现，改变雄蝇大脑视觉反馈神经元中的GABARAP/GABAA受体信号传导会影响雄蝇的社交抑制。当视觉系统中的GABARAP被敲除后，雄蝇会出人意料地表现出对其他雄蝇更多的求爱行为。研究人员发现，控制果蝇视觉神经元的基因与人类大脑中的基因相似。人类大脑中GABA信号的减少与自闭症和精神分裂症等疾病的社会退缩特征有关。"我们的研究结果为研究这些蛋白质如何调控哺乳动物大脑中的社会行为以及它们对人类精神疾病的潜在贡献提供了一条很有希望的途径，"领衔作者马渊裕太博士（YutaMabuchi,Ph.D.'23）说。参考文献：《视觉反馈神经元通过GABA介导的抑制微调果蝇雄性求偶行为》，YutaMabuchi、XinyueCui、LilyXie、HaeinKim、TianxingJiang和NilayYapici，2023年9月5日，《当代生物学》（CurrentBiology）。DOI:10.1016/j.cub.2023.08.034编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403469.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403469.htm

已知最古老的会游泳的水母距今已有5.05亿年

已知最古老的会游泳的水母距今已有5.05亿年水母是中生动物的一部分，中生动物是产生髓质的动物群，包括现在的箱水母、水螅、有柄水母和真水母等生物。中生代水母是被称为蛇形纲（Cnidaria）的远古动物群的一部分，该动物群还包括珊瑚和海葵。Burgessomedusa化石明确表明，具有传统钟形身体的大型游泳水母早在5亿多年前就已经进化出来了。考虑到水母大约95%由水组成，伯吉斯页岩中的伯吉斯水母化石保存得格外完好。ROM保存了近两百个标本，从中可以观察到内部解剖和触手的显著细节，其中一些标本的长度超过20厘米。通过这些细节，可以将Burgessomedusa归类为中生代水母。与现代水母相比，Burgessomedusa还具有自由游动的能力，触手的存在可以捕捉体型巨大的猎物。显示一大一小（旋转180度）钟形标本的石板，保留有触手。ROMIP65789。图片来源：Jean-BernardCaron拍摄©皇家安大略博物馆"尽管水母及其近亲被认为是进化最早的动物群之一，但在寒武纪的化石记录中却很难找到它们的踪迹。这一发现毫无疑问表明，它们在当时就已经游动了。"这一发现的合著者、多伦多大学生态学与进化生物学博士候选人乔-莫伊修克（JoeMoysiuk）说。这项名为"Burgessomedusa"的研究以在伯吉斯页岩发现的化石标本为基础，这些标本大多是在20世纪80年代末和90年代由ROM前无脊椎动物古生物馆馆长戴斯蒙德-柯林斯（DesmondCollins）发现的。这些标本表明，寒武纪的食物链远比以前想象的要复杂得多，而且捕食并不局限于像Anomalocaris这样的大型游泳节肢动物（见保存在同一岩石表面的Burgessomedusa和Anomalocaris的现场图片）。Burgessomedusaphasmiformis水母标本（右中ROMIP65789-见特写图片）和保存在同一岩石表面的顶级节肢动物捕食者Anomalocariscanadensis的现场图片。锤子为比例尺。图片来源：DesmondCollins拍摄。©安大略皇家博物馆"在这些山顶的岩层中发现如此精致的动物，真是一个了不起的发现。Burgessomedusa增加了寒武纪食物网的复杂性，与生活在相同环境中的Anomalocaris一样，这些水母是高效的游泳捕食者，"共同作者、皇家安大略博物馆理查德-艾维（RichardIvey）无脊椎动物古生物馆馆长让-伯纳德-卡隆（Jean-BernardCaron）博士说。"伯吉斯页岩保存了记录地球生命进化的另一个非凡的动物谱系"。显示Burgessomedusaphasmiformis水母标本（右中ROMIP65789）和顶级节肢动物捕食者Anomalocariscanadensis的上一张图片的细节。图片来源：DesmondCollins拍摄。©皇家安大略博物馆软体动物的生命周期很复杂，有一种或两种身体形态，一种是花瓶形身体，另一种是中生动物的钟形或碟形身体，可以自由游动，也可以不游动。虽然在距今约5.6亿年的岩石中发现了花瓶形身体的化石，但自由游动的水母的起源还不十分清楚。任何类型的水母化石都极为罕见。因此，它们的进化史是以显微幼虫化石和活体物种的分子研究结果（DNA序列分歧时间模型）为基础的。1992年，位于雷蒙德采石场的尤霍国家公园ROM伯吉斯页岩实地考察点。图片来源：DesmondCollins拍摄。©皇家安大略博物馆虽然在伯吉斯页岩和其他寒武纪沉积物中也发现了一些梳水母化石，而且表面上可能与腔肠动物门的中生水母很相似，但梳水母实际上属于一个相当独立的动物门，叫做栉水母门（Ctenophora）。以前关于寒武纪游泳水母的报道被重新解释为栉水母。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375209.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375209.htm

食欲控制胶囊：可食用的保健小设备可抑制饥饿荷尔蒙

食欲控制胶囊：可食用的保健小设备可抑制饥饿荷尔蒙大自然是最伟大的老师。一只长相怪异的蜥蜴，身上覆盖着令人生畏的尖刺，帮助来自麻省总医院布里格姆医疗系统的创始成员布里格姆妇女医院、麻省理工学院和纽约大学的一个调查小组开发了一种创新的可摄取胶囊，可以修改猪的胃泌素，一种饥饿调节荷尔蒙。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356903.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356903.htm

NASA在ISS进行的果蝇实验表明：人工重力可帮助减少一些健康问题

NASA在ISS进行的果蝇实验表明：人工重力可帮助减少一些健康问题据NewAtlas报道，微重力对宇航员的身体造成了严重影响，考虑到人类在太空中的雄心壮志，这不是一个好消息。美国宇航局（NASA）在国际空间站上饲养果蝇的实验现在表明，人工重力可以帮助减少其中的一些健康问题。人类，乃至地球上的所有生命，都是为了在这个星球上的条件下茁壮成长而进化的，当然，重力是一个重要因素。我们的循环系统、消化系统和中枢神经系统都依赖于自然向下流动的液体，而我们的肌肉和骨骼仅仅通过在生命的每一秒钟抵抗重力来维持基本的力量。因此，当你把人类带离那个环境时，就会对他们的生物学产生影响。众所周知，宇航员的脸会变得浮肿，他们的视力模糊，心脏变弱，肌肉萎缩，骨骼失去质量。因此，他们在太空中必须每天花几个小时进行剧烈的运动，甚至在返回地球后也面临长期的健康问题。随着人类将在2024年返回月球，以及在不久的将来踏上火星的希望，寻找方法来减轻微重力时期的损害变得越来越重要。人工重力是否能够帮助减少影响是关键问题之一，NASA现在已经使用果蝇进行了调查。这些昆虫被送往国际空间站，在那里，它们在一个可以使苍蝇处于不同重力水平的设备中接受测试。一组被暴露在低地球轨道的自然微重力条件下，而另一组则经历了通过在离心机中旋转外壳而产生的人工重力。第三组留在地球上，作为对照。在太空中呆了三周后，这些果蝇被送回地球并被全面研究，包括观察它们的行为，它们大脑中的细胞变化，它们基因表达的变化，以及它们返回后的衰老情况。两组太空飞行的果蝇都显示出新陈代谢的变化，它们细胞中的氧化压力，以及对神经系统的负面影响的迹象。然而，那些在人工重力下饲养的果蝇似乎受到保护，没有出现一些神经系统的变化，如神经元的损失、胶质细胞数量的变化、氧化损伤和细胞死亡。被暴露在微重力条件下的果蝇在返回地球后也更难重新适应重力。它们在攀登测试中的表现更差，而且比其他组的果蝇老化得更快。虽然果蝇和人类是非常不同的生物，但研究小组说，这个实验表明，人工重力可以帮助减少宇航员在微重力条件下的健康问题。这可以与特殊的模拟重力的宇航服或离心机相搭配，使在太空中的运动更像地球。该研究的作者JananiIyer博士说：“微重力对中枢神经系统构成风险，这表明可能需要采取对策进行长期的太空旅行。当我们冒险返回月球并前往火星时，减少微重力的有害影响将是保证未来探险者安全的关键。这项研究是朝着正确的方向迈出的一步，以探索太空中人工重力的保护作用，并了解从太空返回后对地球条件的适应。”该研究发表在《细胞报告》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313495.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313495.htm

研究发现果蝇可以在不移动头部的情况下移动眼睛内部的视网膜

研究发现果蝇可以在不移动头部的情况下移动眼睛内部的视网膜据NewAtlas报道，果蝇与我们有许多不同之处，包括它们的眼睛不能相对于头部其他部位移动。然而，这并不是一个问题，因为新的研究表明，它们已经进化出一种不同的策略来在不移动头部的情况下调整视力——它们移动眼睛内部的视网膜。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331229.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331229.htm