「從字面上改變教科書」:科學家稱眼腦連接的進化比以前認為的要早得多

據外媒報道,連接我們眼睛和大腦的神經網絡非常復雜,研究人員現在已經證明,它的進化比以前認為的要早得多,這要歸功於一個意想不到的來源:雀鱔。密歇根州立大學的Ingo Braasch幫助一個國際研究小組表明,這種連接方案至少在4.5億年前就已經存在於古代魚類中。這使得它比之前認為的要早1億年左右。

「從字面上改變教科書」:科學家稱眼腦連接的進化比以前認為的要早得多

「這對我來說是第一次,我們的一篇論文從字面上改變了教科書,」密歇根州立大學自然科學學院綜合生物系副教授Braasch說。

這項工作於2021年4月8日在線發表在《科學》雜誌上,這也意味着,這種眼腦連接的進化早於生活在陸地上的動物。現有的理論一直認為,這種連接最早是在陸地生物中演化出來的,並從那里延續到人類,科學家認為它有助於我們的深度感知和3D視覺。

而這項由法國Inserm公共研究組織的研究人員領導的工作,不僅重塑了我們對過去的理解。它還對未來的健康研究產生了影響。

研究動物模型是研究人員了解健康和疾病的寶貴方法,但從這些模型中得出與人類狀況的聯系可能是一個挑戰。例如,斑馬魚是一種流行的模型動物,但它們的眼腦連接與人類的眼腦連接非常不同。事實上,這有助於解釋為什麼科學家們認為人類的聯系最早是在四肢陸生動物或四足動物中進化出來的。

“現代的魚,它們沒有這種類型的眼腦聯系,”Braasch說。”這就是人們認為這是四足動物中的新事物的原因之一。”

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Braasch是研究不同類型的雀鱔的主要專家之一。雀鱔的進化速度比斑馬魚更慢,這意味着雀鱔與魚類和人類共享的最後一個共同祖先更為相似。這些相似性可以使雀鱔成為健康研究的強大動物模型,這就是Braasch和他的團隊正在努力更好地了解雀鱔生物學和遺傳學的原因。

而這也是Inserm的研究人員找Braasch進行這項研究的原因。”如果沒有他的幫助,這個項目就不可能實現,”Inserm的研究主任、巴黎視覺研究所的小組負責人Alain Chédotal說。”我們沒有機會接觸到斑點雀鱔,這種魚在歐洲並不存在,在生命之樹中占據着關鍵位置。”

為了進行這項研究,Chédotal和他的同事Filippo Del Bene使用了一種突破性的技術來觀察幾種不同魚種中連接眼睛和大腦的神經。這其中包括研究得很好的斑馬魚,也包括昆士蘭大學的合作者提供的罕見標本,如雀鱔和澳大利亞肺魚。

在斑馬魚中,每隻眼睛都有一條神經連接到魚腦的另一側。也就是說,一條神經將左眼與大腦的右半球連接起來,另一條神經將其右眼與大腦的左側連接起來。其他更 “古老 “的魚的做法則不同。它們有所謂的同側或雙側視覺投射。在這里,每隻眼睛都有兩條神經連接,一條通往大腦的兩邊,這也是人類所擁有的。

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有了對遺傳學和進化的理解,該團隊可以回溯時間,估計這些雙側投射首次出現的時間。展望未來,該團隊很高興能在這項工作的基礎上,更好地理解和探索視覺系統的生物學。

“我們在這項研究中發現的只是冰山一角,”Chédotal說。”當我們向Ingo展示第一項成果時,他的熱烈反應和熱情支持,這非常鼓舞人心。我們迫不及待地想和他一起繼續這個項目。”

Braasch和Chédotal都指出,這項研究是多麼強大,這要歸功於強大的合作,使團隊能夠研究如此多不同的動物,Braasch說這是該領域的一個增長趨勢。

這項研究還讓Braasch想起了另一個趨勢。Braasch表示:”我們越來越發現,很多我們認為進化得比較晚的東西其實很古老。”這其實讓他覺得自己與自然的聯系更緊密了。”當我看着這些奇怪的魚,了解我們自己身體的部分有多古老時,我對自己有了一些了解。我很高興能在這學期的比較解剖學課上用新的方式講述眼睛進化的故事。”

來源:cnBeta