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新研究追踪头足类动物神经系统发育

鞘状头足类动物,包括鱿鱼、墨鱼和章鱼,拥有庞大而复杂的神经系统和高度敏锐的相机式眼睛。为了融入周围环境,他们可能会快速处理信息来改变自己的形状、颜色甚至纹理。此外,他们可能会彼此互动,表现出空间学习的迹象,并利用工具来解决问题。他们非常聪明,当他们感到无聊时,甚至会制造麻烦。

仍然神秘的是:头足类动物最初是如何发育出这些大大脑的。 A 哈佛实验室 研究这些软体生物视觉系统的研究人员相信他们已经接近弄清楚这一点。

科学家们使用一种新的实时成像技术几乎实时观察鱿鱼胚胎中产生的神经元。他们能够通过神经系统的发育来追踪这些细胞 视网膜.

他们惊讶地发现这些神经干细胞的行为与脊椎动物中的神经干细胞非常相似。 神经系统 形成。研究结果表明,尽管头足类动物和脊椎动物在 500 亿年前就分开了,但两者获得大大脑的过程是相似的。此外,细胞的活动、分裂和形状可以有效地遵循这个特定神经系统所需的蓝图。

约翰·哈佛杰出研究员、该研究的资深作者克里斯汀·科尼格 (Kristen Koenig) 表示, “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了解长期以来一直被认为是该谱系的特殊之处。通过观察这一过程非常相似的事实,这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这些机制——那些工具——可能对于构建大型神经系统很重要。”

科学家们将注意力集中在一种名为 Doryteuthis pealeii 的鱿鱼的视网膜上。西北大西洋是大量生物的家园 乌贼,可以长到一英尺左右。胚胎的大头和眼睛使它们看起来像可爱的动漫人物。

科学家经常使用方法来研究模型物种,例如 果蝇 和斑马鱼。为了观察单个细胞的行为,他们开发了专门的仪器。他们使用最先进的显微镜,每十分钟捕获一次高分辨率图像,持续数小时。为了绘制和跟踪细胞,研究人员使用荧光染料对它们进行标记。

借助实时成像技术,科学家们可以观察称为神经祖细胞的干细胞。他们还观察了他们的组织。假复层上皮是细胞产生的一种独特的结构。细胞被拉长,因此可以紧密地堆积,这是其基本特征。此外,在分裂之前和之后,科学家发现这些地层的原子核上下振荡。这种移动性对于维持组织的组织和实现进一步的生长至关重要。

这种结构在脊椎动物的大脑和眼睛发育中普遍存在。

科尼格 说过“这类工作的一大收获就是研究生命的多样性是多么有价值。通过研究这种多样性,您可以回到有关我们发展的基本思想以及我们自己的生物医学相关问题。这些问题你可以说。”

杂志参考:

  1. 弗朗西斯卡·R·那不勒斯等人。头足类动物的视网膜发育显示出类似脊椎动物的神经发生机制。 当代生物学。 DOI: 10.1016 / j.cub.2022.10.027

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