?？坪跏且环N不朽的動物，它們似乎對衰老和人類隨著時間推移所經(jīng)歷的負面影響具有天然的免疫力。然而，它們永葆青春的確切原因并不完全清楚。?？鸑ematostella vectensis的遺傳指紋顯示，這個令人難以置信的古老動物門的成員采用了與更復雜的生物體相同的基因級聯(lián)進行神經(jīng)細胞分化。這些基因還負責在?？囊簧芯S持生物體內(nèi)所有細胞的平衡。
這些發(fā)現(xiàn)最近由維也納大學的Ulrich Technau領導的一組發(fā)育生物學家發(fā)表在《細胞報告》雜志上。
幾乎所有的動物有機體都是由數(shù)以百萬計，甚至數(shù)十億計的細胞組成，它們以錯綜復雜的方式結(jié)合在一起，形成特定的組織和器官，這些組織和器官由一系列的細胞類型組成，如各種神經(jīng)元和腺體細胞。然而，目前還不清楚這種不同細胞類型的關鍵平衡是如何出現(xiàn)的，它是如何被調(diào)節(jié)的，以及不同動物生物體的不同細胞類型是否有一個共同的起源。
?？墓鈱W縱切面，兩層細胞中都有nanos1轉(zhuǎn)基因的神經(jīng)細胞（紅色）。肌肉被染色為綠色，細胞核為藍色。資料來源：Andreas Denner
單細胞指紋指向共同的祖先
由進化發(fā)育生物學家Ulrich Technau領導的研究小組，同時也是維也納大學干細胞單細胞調(diào)控（SinCeReSt）研究平臺的負責人，已經(jīng)破譯了?？鸑ematostella vectensis中所有神經(jīng)和腺體細胞類型的多樣性和進化以及它們的發(fā)育起源。
為了實現(xiàn)這一目標，他們使用了單細胞轉(zhuǎn)錄組學，這種方法在過去十年中徹底改變了生物醫(yī)學和進化生物學。
"有了這個方法，整個生物體可以被分解成單細胞--而且每個單細胞中目前表達的所有基因都可以被解密。不同的細胞類型在其表達的基因上有根本的不同。因此，單細胞轉(zhuǎn)錄組學可以用來確定每個細胞的分子指紋，"當前出版物的第一作者Julia Steger解釋說。
在該研究中，具有重疊指紋的細胞被分組。這使科學家們能夠區(qū)分出確定的細胞類型或處于發(fā)展過渡階段的細胞，每個細胞都有獨特的表達組合。它還使研究人員能夠確定不同組織的共同祖細胞和干細胞群。
令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)與先前的假設相反，神經(jīng)元、腺細胞和其他感覺細胞起源于一個共同的祖細胞群，這可以通過活體動物的基因標記來驗證。由于一些具有神經(jīng)元功能的腺細胞在脊椎動物中也是已知的，這可能表明腺細胞和神經(jīng)元之間有著非常古老的進化關系。
不斷使用的古老基因
有一個基因在這些共同的祖先細胞的發(fā)展過程中起著特殊的作用。SoxC在神經(jīng)元、腺細胞和網(wǎng)狀細胞的所有前體細胞中表達，對所有這些細胞類型的形成至關重要，正如作者在敲除實驗中額外能夠顯示的那樣。
"有趣的是，這個基因并不陌生：它在人類和許多其他動物的神經(jīng)系統(tǒng)形成過程中也發(fā)揮著重要作用，這與其他數(shù)據(jù)一起表明，這些神經(jīng)細胞分化的關鍵調(diào)控機制似乎在整個動物界是保守的，"Technau說。
通過比較不同的生命階段，作者還發(fā)現(xiàn)，在?？校窠?jīng)元發(fā)育的遺傳過程從胚胎到成年生物體都保持不變，因此有助于?？簧猩窠?jīng)元的平衡。
這是很了不起的，因為與人類不同，海葵可以在其整個生命中替換缺失或損壞的神經(jīng)元。對于未來的研究，這提出了一個問題：?？绾卧O法將這些機制--在更復雜的生物體中只發(fā)生在胚胎階段--以可控的方式維持到成年生物體。
