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这种淡水海绵可能暗藏神经系统进化的线索 。 图片来源：Willem Kolvoort
海绵是一种十分简单的生物 ， 它们是“滤食大师” ， 每天可过滤数万升的水以收集食物 。 海绵没有大脑 ， 甚至连一个神经元都没有 ， 因此它们对这种复杂行为的掌握更令人印象深刻 。
11月4日发表在《科学》上的一项研究表明 ， 海绵利用一个复杂的细胞通信系统调节进食过程 ， 并清除入侵的细菌 。
“这是一项非常令人兴奋的研究 ， 它让我们从新角度认识海绵 。 ”美国耶鲁大学研究海洋无脊椎动物的进化生物学家Casey Dunn说 ， 这些发现有助于了解动物神经系统是如何进化的 。
细胞经常相互交流 ， 神经元也是如此 。 它们通过微小、有针对性、被称为突触的连接传递电信号或化学信号 。
此前的研究发现 ， 尽管海绵没有神经元 ， 但它们拥有编码蛋白质的基因 ， 这些蛋白质有助于突触发挥功能 。
【通信系统|海绵细胞暗藏神经起源线索】为找到表达这些基因的细胞 ， 欧洲分子生物学实验室（EMBL）进化生物学家Detlev Arendt和同事 ， 对淡水海绵不同细胞的RNA进行了测序 。
他们发现 ， 海绵有18种不同类型的细胞 。 其中一些细胞中的突触基因是活跃的 ， 而这些细胞通常聚集在海绵的消化腔周围 。 这表明 ， 某种形式的细胞通信可能协调着海绵的滤食行为 。
于是 ， 研究人员利用X射线成像和电子显微镜研究了其中一种类型的细胞 ， 他们将其称为神经分泌样细胞 。 研究人员发现 ， 这种神经细胞会用长长的“触手”接触周围的环细胞 。 环细胞是一种具有毛发状突起的细胞 ， 可驱动海绵的滤水系统捕获食物 。
基于这两种细胞类型的相似性以及可分泌化学物质的基因表达 ， 研究人员认为 ， 这些具有“触手”的类神经细胞能够与环细胞沟通 ， 从而可暂停海绵的滤水系统 ， 以清除碎屑或外来微生物 。
然而 ， 这些神经样细胞并未组成真的神经系统 ， 也没有迹象表明突触能使神经元快速进行交流 。 研究论文合著者、EMBL进化生物学家Jacob Musser说 ， 相反 ， 海绵中的这种细胞可能代表了真正神经系统进化的先兆 。
“我们处在从拥有独立‘片段’到将它们更广泛结合在一起的中间点 ， 但还没有获得创建快速传递信息的突触所需的互连性 。 ”Musser说 。
有些科学家认为 ， 目前还很难证明神经系统是从海绵的这种细胞通信系统进化而来的 。 事实上 ， 许多其他生物 ， 包括单细胞真核生物在内 ， 都含有相同的突触基因 。
科学家希望将这项研究及其方法作为进一步研究“无处不在”的海绵的“出发点” ， 而其他海绵是否拥有类似的“蜂窝”通信系统 ， 仍然是一个未解之谜 。 （徐锐）
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