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新研究揭示烏賊和章魚如何發(fā)展出聰明的大腦袋

這是本文中產(chǎn)生的實時成像數(shù)據(jù)的一個例子。眼睛中的究揭細(xì)胞膜被標(biāo)記為熒光染料，使我們能夠看到發(fā)育過程中的示烏單個細(xì)胞行為。資料來源：Kristen Koenig
（神秘的賊和章魚展出地球uux.cn）據(jù)cnBeta：在一項新的研究中發(fā)現(xiàn)，頭足類動物的聰明大腦發(fā)育與脊椎動物相似。頭足類動物，腦袋包括章魚、新研烏賊和墨魚表現(xiàn)出令人印象深刻的究揭行為，如快速適應(yīng)其外觀以融入周圍環(huán)境的示烏能力，相互溝通，賊和章魚展出展示空間學(xué)習(xí)，聰明并使用工具來解決問題。腦袋它們的新研高度智慧甚至使它們能夠體驗到無聊。
這不是究揭什么秘密，是示烏什么讓它成為可能。頭足類動物，包括章魚、烏賊和墨魚擁有所有無脊椎動物中最復(fù)雜的大腦。然而，它們?nèi)绾伍_發(fā)這些大型大腦的過程一直是個謎。哈佛大學(xué)一個研究這些生物的視覺系統(tǒng)的實驗室認(rèn)為，他們在理解這一過程方面取得了重大進(jìn)展，因為這些生物的大部分中央處理組織都集中在視覺系統(tǒng)。他們說，這個過程看起來令人驚訝地熟悉。
來自FAS系統(tǒng)生物學(xué)中心的研究人員描述了他們?nèi)绾问褂靡环N新的活體成像技術(shù)，幾乎實時地觀察神經(jīng)元在胚胎中的形成。然后他們能夠通過視網(wǎng)膜的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展來追蹤這些細(xì)胞。他們看到的情況讓他們感到驚訝。
他們追蹤的神經(jīng)干細(xì)胞的行為與脊椎動物在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中這些細(xì)胞的行為方式極為相似。這表明，盡管脊椎動物和頭足類動物在5億年前就相互分化，但它們不僅在使用類似的機制來制造它們的大大腦，而且這一過程以及細(xì)胞的行為、分裂和形狀的方式可能基本上布局了開發(fā)這種神經(jīng)系統(tǒng)所需的藍(lán)圖。
"我們的結(jié)論令人驚訝，因為我們對脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的許多了解長期以來一直被認(rèn)為是該系的特殊情況，"約翰-哈佛大學(xué)杰出研究員和該研究的高級作者克里斯汀-科尼格說。"通過觀察這個過程非常相似的事實，它向我們建議的是，這兩個獨立進(jìn)化的非常大的神經(jīng)系統(tǒng)正在使用相同的機制來構(gòu)建它們。這表明的是，動物在發(fā)育過程中使用的那些機制--那些工具--可能對構(gòu)建大的神經(jīng)系統(tǒng)很重要。"
來自科尼格實驗室的科學(xué)家們集中研究了一種叫做Doryteuthis pealeii的烏賊的視網(wǎng)膜，更簡單地說就是一種長鰭烏賊。這種魷魚長到大約一英尺長，在西北大西洋中非常多。作為胚胎，它們看起來相當(dāng)可愛，有著圓圓的大腦袋和大眼睛。
研究人員使用了與研究模式生物（如果蠅和斑馬魚）所流行的類似技術(shù)。他們創(chuàng)造了特殊的工具，并使用尖端的顯微鏡，可以每十分鐘拍攝一次高分辨率的圖像，連續(xù)拍攝數(shù)小時，以觀察單個細(xì)胞的行為。研究人員使用熒光染料來標(biāo)記細(xì)胞，以便他們能夠繪制和跟蹤它們。
這種活體成像技術(shù)使研究小組能夠觀察被稱為神經(jīng)祖細(xì)胞的干細(xì)胞以及它們是如何組織的。這些細(xì)胞形成了一種特殊的結(jié)構(gòu)，稱為假上皮細(xì)胞。它的主要特征是細(xì)胞被拉長，所以它們可以密集地排列。研究人員還看到這些結(jié)構(gòu)的細(xì)胞核在分裂前后都會上下移動。他們說，這種運動對于保持組織的有序性和生長的持續(xù)很重要。
這種類型的結(jié)構(gòu)在脊椎動物物種如何發(fā)展其大腦和眼睛方面是普遍的。在歷史上，它被認(rèn)為是脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)能夠增長得如此巨大和復(fù)雜的原因之一。科學(xué)家們已經(jīng)在其他動物中觀察到這種類型的神經(jīng)上皮的例子，但是他們在這個例子中觀察的烏賊組織在其大小、組織和細(xì)胞核的移動方式上與脊椎動物的組織異常相似。
這項研究由科尼格實驗室的研究助理Francesca R. Napoli和Christina M. Daly領(lǐng)導(dǎo)。
接下來，該實驗室計劃研究頭足類動物大腦中不同的細(xì)胞類型是如何出現(xiàn)的?？颇岣裣氪_定它們是否在不同的時間表達(dá)，它們?nèi)绾螞Q定成為一種類型的神經(jīng)元而不是另一種，以及這種行動在不同的物種中是否相似。
科尼格對擺在面前的潛在發(fā)現(xiàn)感到興奮，他說："這類工作的一個重要啟示是，研究生命的多樣性是多么有價值。通過研究這種多樣性，你實際上可以真正回到關(guān)于甚至我們自己的發(fā)展和我們自己的生物醫(yī)學(xué)相關(guān)問題的基本想法。你可以真正談?wù)撨@些問題。"