人类和海兔的祖先在超过五亿年前就已分道扬镳,但科学家们现在出乎意料地发现,两者的大脑中存在非常相似的基因。这些发现可能有助于阐明动物王国中大脑的进化以及人类疾病(如阿尔茨海默病)的机制。
海兔加州海兔是一种红色、绿色或棕色的雌雄同体生物,可以长到16英寸长,它拥有动物王国中最大的脑细胞或神经元,长度可达一毫米。这些海蜗牛也只有大约20,000个神经元,而人类则有1000亿个。
海兔脑细胞数量少且体积大,这使得这些动物成为大脑研究的理想对象。事实上,哥伦比亚大学的神经科学家埃里克·坎德尔因对海蜗牛的研究阐明了记忆如何形成而分享了2000年诺贝尔生理学或医学奖。尽管取得了这项开创性的工作,但关于决定神经元功能的基因,仍有许多有待发现。
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坎德尔说:“即使神经元可能执行非常不同的功能,但我们甚至对区分神经元彼此的基因知之甚少。”
坎德尔和佛罗里达大学的列昂尼德·莫罗兹与其他研究人员合作,系统地鉴定了在海兔大脑中表达的基因。他们发现,在任何给定的时间,超过10,000个基因可能在海兔脑细胞内活跃。
坎德尔说:“令人惊讶的是,即使人类和海兔在进化上相隔超过5.3亿年,海兔与人类的相似性,甚至超过了人类与果蝇和蠕虫的相似性。”
例如,当研究人员分析了与168种神经系统疾病(包括阿尔茨海默病和帕金森病)相关的146个人类基因时,他们在海兔中发现了104个对应基因。“海兔和人类中许多基因参与类似的神经活动这一事实,暗示了进一步研究神经系统疾病(如阿尔茨海默病)的令人兴奋的可能性,”佛罗里达大学麦克奈特脑研究所执行主任神经科学家丹尼斯·施泰德勒说。
德克萨斯大学休斯顿医学院的神经科学家埃德加·沃尔特斯说:“科学家们曾认为,许多在人类中存在而在蠕虫和果蝇中不存在的基因,是在我们谱系中最近进化出来的,‘但现在在海兔中发现了一些这样的基因,这意味着它们实际上非常原始。’”这些新发现表明,现代动物拥有一个共同的祖先,其基因组出人意料地复杂,其后代随后保留或丢失了各种基因。
坎德尔、莫罗兹及其同事在12月29日的《细胞》杂志上报告了他们的发现。