跳动城乡网研究人员绘制了海虫 Platynereis dumerilii 三天大的幼虫的整个身体和神经系统的回路和超过 9,000 个细胞的详细图谱。
该项研究于7 月 9 日发表在eLife 杂志上，编辑们将其描述为对动物神经系统组织和进化理解的重要进展。
他们指出，这只是第三个被组装的动物全身连接组，并称赞所使用的大量高质量数据为未来研究不同细胞类型以及其他神经系统部分的多样性和连接性、它们的功能和进化奠定了基础。
Platynereis dumerilii 是一种属于多毛类的海洋蠕虫，在实验室中越来越多地用于研究其发育、行为和海洋生态学。
它的生命周期始于自由游动的幼虫，然后经历几个生命阶段，最后稳定下来并转变为成虫，成虫具有简单的分段身体结构——具有感觉器官的头部、重复的身体节段，带有使之能够运动的带刚毛的肌肉附属物，以及尾巴。
科学家越来越多地利用这些蠕虫来研究中枢神经系统的起源。
“Platynereis 幼虫是研究连接神经系统细胞的电路如何帮助这些生物移动的绝佳模型，”洛桑联邦理工学院的主要作者 Csaba Verasztó 解释道。“它们让我们深入了解神经系统的协调性，这对于诸如对水传播振动的惊吓反应或避免紫外线照射等行为是必需的。”
Verasztó 和他的同事使用高倍电子显微镜绘制了三天大的 Platynereis 幼虫体内 9,000 多个细胞和连接这些细胞的神经系统回路。他们确定了 202 种神经系统细胞和 92 多种与这些细胞相互作用的其他细胞类型。
他们的工作描述了这些回路如何促进身体各个部分之间的协调、帮助整合多种感官、连接身体的左右两侧并驱动运动。
这项研究已经为复杂神经系统的进化提供了重要的新见解。例如，该团队的分析表明，海虫中一些通过突触连接的神经回路是并行进化的，随着时间的推移，它们会复制和分化。这个过程可能使海虫发展出更专业的感觉系统和行为，增强了它们与环境互动的能力。
这项研究结果还支持了一个长期存在的理论，即巴尔弗-塞奇威克理论，该理论于 19 世纪末首次提出。该理论认为，在胚胎形成过程中，称为体节的重复单位会依次发育，最终形成 Platynereis dumerilii 等动物所见的典型分节体。
此外，研究还提出，海蚯蚓祖先物种的神经系统呈环状，感觉器官从环向外辐射。与此相一致的是，作者发现 Platynereis dumerilii 的神经系统环绕其所有六个体节，与放射状排列的机械感觉器官相对应。
eLife的编辑们指出，该研究中的信息量可能难以消化，但它为未来的研究奠定了基础，以更详细地了解这些生物的细胞多样性、它们身体节段之间和内部的连接、它们大脑中与学习和记忆相关的结构等。
“我们的全身图谱使我们能够识别几种新的回路，并了解多种回路是如何在整个身体中整合的，”资深作者、德国海德堡大学有机体研究中心教授 Gáspár Jékely 总结道。
“如果没有完整的地图，我们研究得出的任何结论都不可能实现，我们希望其他人能够利用这项工作来探索有关神经系统连接和进化的关键问题。”
