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几个世纪以来 ， 作家们一直在思考：心灵是人类激情、道德和勇气的核心 ， 而相比之下 ， 头脑则是冷静、理性的所在 。 1898年 ， 美国诗人约翰?戈弗雷?萨克斯曾描写过这种差异 ， 他在诗中总结道 ， 心灵和头脑是相互依存的 。 他写道:“当双方结合起来时 ， 双方都是最好的 。 ”“没有光的热量是什么呢?”然而在那个时候 ， 萨克斯可能不知道大脑和心脏有很深的生物联系 。 在过去的15年里 ， 科学家们发现了大脑和心脏两者之间的深刻联系 ， 可能出现在大脑存在之前 。 例如 ， 2010年 ， 研究人员发现 ， 在小鼠胚胎中 ， 小群细胞在分裂和分化后形成心脏 ， 而同样是这群细胞也会形成喉咙和头部下半部分 ， 这两个关键部位是来源于同一群细胞的 。
来自海鞘的新发现
令人惊讶的是 ， 大脑与心脏的联系甚至早于脊椎动物的进化起源 ， 甚至早于大脑本身 。 最新研究中 ， 科学家在研究海鞘时偶然发现了这种联系 。 海鞘是一种附着在海床上的斑点状海洋生物 ， 有两个开口 ， 其中一个用来吸水 ， 另一个用来喷水 。 海鞘属于无脊椎动物 ， 尽管有许多不同之处 ， 但不可否认的是它们是脊椎动物的近亲 。 尽管海鞘没有真正的头部 ， 但头部和心脏之间的进化联系在它们身上很强 。
“当我第一次听到这个消息时 ， 我想 ， 你在瞎说什么?”西雅图华盛顿大学的进化发育生物学家斯瓦拉笑着提到 。 研究人员在海鞘胚胎中发现了一组细胞 ， 它们通过分裂和分化形成心脏和肌肉 ， 这种肌肉的结构类似于部分脊椎动物的头部 。 这表明 ， 在数亿年前脊椎动物和无脊椎动物这两个谱系分化之前 ， 大脑-心脏的联系就已经出现了 。
寻找联系大多数动物都有心脏 ， 从最模糊的意义上说 ， 心脏是指将液体泵到身体周围的任何血管 。 但在脊椎动物中心脏是一个独特的器官 。 直到大约十年前 ， 心脏的进化起源还依然是个谜 ， 因为在以前被认为是脊椎动物近亲的脊索动物身上 ， 心脏这种器官的类似形式并不明显 。 例如文昌鱼 ， 这是一种典型的脊索动物 ， 它的身上只有一个基本的循环系统——一个简单的像长矛一样的抽管 ， 科学界并不认可这样一个抽管是心脏的雏形 。
但是令人意外的是 ， 当2006年的一项研究表明 ， 文昌鱼实际上并不是现存的脊椎动物的近亲时 ， 科学家们的好奇心又被重新点燃 。 这项分析基于对数十种脊索动物的遗传分析 ， 发现与脊椎动物关系最近的并不是一直认为的脊索动物 ， 而实际上是被囊动物(参见下图的进化树) ， 比如说典型例子就是海鞘 。 这种重新的认知最初让许多研究人员感到震惊 ， 因为海鞘看起来更像一大块口香糖——至少从外面看是这样 。
然而 ， 研究过被囊动物解剖结构的海洋生物学家对这个结果多少感到欣慰 。 加州大学圣迭戈分校的进化发育生物学家琳达·霍兰德说 ， “关于脊索动物如何在进化过程中进化的假设与早期的进化树自相矛盾 。 例如 ， 脊索动物状的心脏看起来一点也不像脊椎动物的心脏 ， 而被囊动物海鞘的心脏反而和脊椎动物有一定的相似之处 ， 而且非常复杂 。 ”
“心脏咽部”为了探索被囊动物心脏的进化 ， 加州大学伯克利分校的博士后研究员布拉德利·戴维森在21世纪初将目光锁定在了一种名为“玻璃海鞘”的海鞘物种上 。 在一个多世纪的时间里 ， 他们这个团队一直在费力地追踪被囊动物胚胎中单个细胞的分裂和迁移 。 戴维森对海鞘胚胎进行了基因处理 ， 使表达心脏形成基因的细胞在荧光灯下发出绿光 ， 结果当他在高倍显微镜下观察这些胚胎时 ， 发育后期形成心脏的大约16个细胞团被绿光点亮 。
2005年 ， 另一位博士后研究员莱昂内尔·克里斯蒂安加入了伯克利实验室 ， 并决定重复戴维森的实验 。 一天早上 ， 他给胚胎和发光的细胞团拍了照然后离开了实验室并决定晚上再来看看他们 。 令他惊讶的是 ， 一些发光的绿色细胞已经迁移到胚胎的另一侧 ， 在那里它们在动物正在发育的咽部附近形成了一个环 。 在成年海鞘中 ， 咽部位充满水 ， 过滤出浮游生物进入消化系统 ， 并释放出剩余的浮游生物 。 在脊椎动物中 ， 咽部是喉咙的一部分 。 克里斯蒂安意识到 ， 尽管有研究表明老鼠心脏的肌肉和大脑下部（喉咙）的一些肌肉都来自于相同的胚胎细胞库 ， 但是他想知道是否在被囊动物的胚胎中也能观察到同样的现象 。
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