海绵中的细胞多样性阐明了神经系统的进化

根据一项新的研究，位于海绵（我们最远的动物亲戚）的消化室中的特化细胞，可能代表了神经系统进化的起点。作者写道：“我们的工作……将海绵放在阐明神经系统进化的中心位置。”他们的发现指出，参与调节进食和控制海绵微生物环境的细胞是动物内更高级细胞通讯的前体。能够相互直接交流的复杂和特化的后生动物细胞类型的进化起源尚不清楚。虽然多孔动物或海绵是多细胞的，但它们缺乏真正的组织和器官，也没有神经、消化或循环系统。相反，它们依靠流通多孔体的水来获取食物、氧气和排出废弃物。然而，尽管它们的组织简单，海绵具有通常在更复杂动物的神经元或肌肉中表达的基因，以及我们大脑用来建立突触连接的基因。而且，他们可以进行全身收缩以清除体内的碎片。尚未识别能够在这些无神经系统的生物中进行这种协调交流的细胞，部分原因是研究基因在这些海绵细胞中的作用一直是一个技术障碍。Jacob Musser和同事使用全身单细胞RNA测序，对淡水海绵（Spongilla lacustris）中的细胞类型进行了全面调查。Musser等人识别了18种不同的细胞类型，其中包括一些以前未知、无法识别或知之甚少的细胞类型。对于可收缩的松果细胞、变形吞噬细胞和分泌神经样细胞，作者描述了这些细胞与表达突触交流中重要基因的消化性领细胞密切相关，它们都位于海绵的消化室周围。神经样细胞的相关X射线和电子显微镜显示支持消化室周围细胞通讯的特化细胞被用于调节进食。Musser等人主张说这些模块可能已经变得保守并被整合到后来动物神经系统的突触前和突触后。