僵尸腦細(xì)胞發(fā)育成工作神經(jīng)元

根據(jù)克里克研究所、洛桑大學(xué) (UNIL) 和馬克斯普朗克化學(xué)生態(tài)研究所對(duì)果蠅的研究，在大腦生長過程中防止神經(jīng)元死亡意味著這些“僵尸”細(xì)胞可以發(fā)育成有功能的神經(jīng)元。

在大腦發(fā)育過程中，作為去除多余細(xì)胞的基本調(diào)節(jié)機(jī)制的一部分，大量神經(jīng)元自我毀滅。在人腦的某些區(qū)域，這種稱為細(xì)胞凋亡的細(xì)胞“自殺”會(huì)影響大約 50% 的神經(jīng)元。

這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上并在果蠅 (Drosophila melanogaster) 中進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，通過阻止這些細(xì)胞的死亡，它們后來形成了新的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，其作用和特性與現(xiàn)有神經(jīng)元不同。

研究人員從基因上抑制了果蠅嗅覺系統(tǒng)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡的最后階段。他們發(fā)現(xiàn)，本來會(huì)被摧毀的獲救“僵尸”細(xì)胞發(fā)展成了能夠檢測氣味的功能性嗅覺神經(jīng)元。然而，“僵尸”神經(jīng)元表達(dá)的嗅覺受體與其標(biāo)準(zhǔn)神經(jīng)元不同。例如，在稱為上頜觸須的嗅覺器官中發(fā)現(xiàn)的一些“僵尸”神經(jīng)元具有檢測二氧化碳的受體，這是昆蟲用來感知?jiǎng)游锖腿祟惔嬖诘木€索，因?yàn)樗鼈冊(cè)诤粑鼤r(shí)會(huì)呼出二氧化碳。這些額外的神經(jīng)元賦予果蠅與蚊子相似的特征(Anopheles gambiae), 與蒼蠅不同，它們的上頜骨觸須中也有感知二氧化碳的嗅覺神經(jīng)元。這兩個(gè)物種有一個(gè)生活在大約 2.5 億年前的共同祖先。

“當(dāng)正常死亡的神經(jīng)元受到保護(hù)免于凋亡時(shí)，它們會(huì)發(fā)育成‘僵尸’神經(jīng)元，其特征與蚊子中的某些神經(jīng)元具有相似的特征。因此，細(xì)胞凋亡是蚊子和果蠅如何隨著時(shí)間的推移適應(yīng)不同環(huán)境的一個(gè)因素，” Lucia Prieto-Godino 說，她是克里克神經(jīng)回路和進(jìn)化實(shí)驗(yàn)室的共同第一作者和組長。

“從進(jìn)化的角度來看，我們的研究結(jié)果表明，神經(jīng)系統(tǒng)中細(xì)胞死亡模式的變化可以讓一個(gè)物種適應(yīng)來自其環(huán)境的新壓力，通過促進(jìn)具有新結(jié)構(gòu)和功能特性的新神經(jīng)元群的進(jìn)化”UNIL 綜合基因組學(xué)中心的資深作者兼小組組長 Richard Benton 說。

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