新研究揭示烏賊和章魚(yú)如何發(fā)展出聰明的大腦袋
這是本文中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)成像數(shù)據(jù)的一個(gè)例子。眼睛中的究揭細(xì)胞膜被標(biāo)記為熒光染料，使我們能夠看到發(fā)育過(guò)程中的示烏單個(gè)細(xì)胞行為。資料來(lái)源：Kristen Koenig
（神秘的賊和章魚(yú)展出地球uux.cn）據(jù)cnBeta：在一項(xiàng)新的研究中發(fā)現(xiàn)，頭足類(lèi)動(dòng)物的聰明大腦發(fā)育與脊椎動(dòng)物相似。頭足類(lèi)動(dòng)物，腦袋包括章魚(yú)、新研烏賊和墨魚(yú)表現(xiàn)出令人印象深刻的究揭行為，如快速適應(yīng)其外觀(guān)以融入周?chē)h(huán)境的示烏能力，相互溝通，賊和章魚(yú)展出展示空間學(xué)習(xí)，聰明并使用工具來(lái)解決問(wèn)題。腦袋它們的新研高度智慧甚至使它們能夠體驗(yàn)到無(wú)聊。
這不是究揭什么秘密，是示烏什么讓它成為可能。頭足類(lèi)動(dòng)物，包括章魚(yú)、烏賊和墨魚(yú)擁有所有無(wú)脊椎動(dòng)物中最復(fù)雜的大腦。然而，它們?nèi)绾伍_(kāi)發(fā)這些大型大腦的過(guò)程一直是個(gè)謎。哈佛大學(xué)一個(gè)研究這些生物的視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為，他們?cè)诶斫膺@一過(guò)程方面取得了重大進(jìn)展，因?yàn)檫@些生物的大部分中央處理組織都集中在視覺(jué)系統(tǒng)。他們說(shuō)，這個(gè)過(guò)程看起來(lái)令人驚訝地熟悉。
來(lái)自FAS系統(tǒng)生物學(xué)中心的研究人員描述了他們?nèi)绾问褂靡环N新的活體成像技術(shù)，幾乎實(shí)時(shí)地觀(guān)察神經(jīng)元在胚胎中的形成。然后他們能夠通過(guò)視網(wǎng)膜的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)追蹤這些細(xì)胞。他們看到的情況讓他們感到驚訝。
他們追蹤的神經(jīng)干細(xì)胞的行為與脊椎動(dòng)物在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中這些細(xì)胞的行為方式極為相似。這表明，盡管脊椎動(dòng)物和頭足類(lèi)動(dòng)物在5億年前就相互分化，但它們不僅在使用類(lèi)似的機(jī)制來(lái)制造它們的大大腦，而且這一過(guò)程以及細(xì)胞的行為、分裂和形狀的方式可能基本上布局了開(kāi)發(fā)這種神經(jīng)系統(tǒng)所需的藍(lán)圖。
"我們的結(jié)論令人驚訝，因?yàn)槲覀儗?duì)脊椎動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的許多了解長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是該系的特殊情況，"約翰-哈佛大學(xué)杰出研究員和該研究的高級(jí)作者克里斯汀-科尼格說(shuō)。"通過(guò)觀(guān)察這個(gè)過(guò)程非常相似的事實(shí)，它向我們建議的是，這兩個(gè)獨(dú)立進(jìn)化的非常大的神經(jīng)系統(tǒng)正在使用相同的機(jī)制來(lái)構(gòu)建它們。這表明的是，動(dòng)物在發(fā)育過(guò)程中使用的那些機(jī)制--那些工具--可能對(duì)構(gòu)建大的神經(jīng)系統(tǒng)很重要。"
來(lái)自科尼格實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們集中研究了一種叫做Doryteuthis pealeii的烏賊的視網(wǎng)膜，更簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一種長(zhǎng)鰭烏賊。這種魷魚(yú)長(zhǎng)到大約一英尺長(zhǎng)，在西北大西洋中非常多。作為胚胎，它們看起來(lái)相當(dāng)可愛(ài)，有著圓圓的大腦袋和大眼睛。
研究人員使用了與研究模式生物（如果蠅和斑馬魚(yú)）所流行的類(lèi)似技術(shù)。他們創(chuàng)造了特殊的工具，并使用尖端的顯微鏡，可以每十分鐘拍攝一次高分辨率的圖像，連續(xù)拍攝數(shù)小時(shí)，以觀(guān)察單個(gè)細(xì)胞的行為。研究人員使用熒光染料來(lái)標(biāo)記細(xì)胞，以便他們能夠繪制和跟蹤它們。
這種活體成像技術(shù)使研究小組能夠觀(guān)察被稱(chēng)為神經(jīng)祖細(xì)胞的干細(xì)胞以及它們是如何組織的。這些細(xì)胞形成了一種特殊的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為假上皮細(xì)胞。它的主要特征是細(xì)胞被拉長(zhǎng)，所以它們可以密集地排列。研究人員還看到這些結(jié)構(gòu)的細(xì)胞核在分裂前后都會(huì)上下移動(dòng)。他們說(shuō)，這種運(yùn)動(dòng)對(duì)于保持組織的有序性和生長(zhǎng)的持續(xù)很重要。
這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)在脊椎動(dòng)物物種如何發(fā)展其大腦和眼睛方面是普遍的。在歷史上，它被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)能夠增長(zhǎng)得如此巨大和復(fù)雜的原因之一。科學(xué)家們已經(jīng)在其他動(dòng)物中觀(guān)察到這種類(lèi)型的神經(jīng)上皮的例子，但是他們?cè)谶@個(gè)例子中觀(guān)察的烏賊組織在其大小、組織和細(xì)胞核的移動(dòng)方式上與脊椎動(dòng)物的組織異常相似。
這項(xiàng)研究由科尼格實(shí)驗(yàn)室的研究助理Francesca R. Napoli和Christina M. Daly領(lǐng)導(dǎo)。
接下來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃研究頭足類(lèi)動(dòng)物大腦中不同的細(xì)胞類(lèi)型是如何出現(xiàn)的。科尼格想確定它們是否在不同的時(shí)間表達(dá)，它們?nèi)绾螞Q定成為一種類(lèi)型的神經(jīng)元而不是另一種，以及這種行動(dòng)在不同的物種中是否相似。
科尼格對(duì)擺在面前的潛在發(fā)現(xiàn)感到興奮，他說(shuō)："這類(lèi)工作的一個(gè)重要啟示是，研究生命的多樣性是多么有價(jià)值。通過(guò)研究這種多樣性，你實(shí)際上可以真正回到關(guān)于甚至我們自己的發(fā)展和我們自己的生物醫(yī)學(xué)相關(guān)問(wèn)題的基本想法。你可以真正談?wù)撨@些問(wèn)題。"
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