如果人类想更多地了解 我们更高的大脑功能 和行为，一些科学家认为我们应该关注昆虫——包括从 忙碌的蜜蜂 到社会性的 蝴蝶 再到 苍蝇 。一项 于 5 月 5 日发表在《科学进展》杂志上的研究 在蜜蜂大脑中发现了三种多样化、特化的 Kenyon 细胞亚型，它们很可能从一个单一的多功能 Kenyon 细胞亚型祖先进化而来。
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Kenyon 细胞 (KC) 是一类存在于昆虫大脑某个区域的神经细胞。这些细胞参与学习和记忆，特别是与称为蘑菇体的嗅觉感官有关。它们存在于 Hymenoptera 目的大型昆虫中，从更“原始”的锯叶蜂到更复杂的蜜蜂。
“2017 年，我们报道了 Hymenoptera 目昆虫大脑蘑菇体中 Kenyon 细胞亚型的复杂性随行为多样化的增加而增加，”合著者、东京大学研究生 在一份声明中说 。“换句话说，昆虫拥有的 KC 亚型越多，其大脑就越复杂，表现出的行为也越多。但我们不知道这些不同的亚型是如何进化的。这正是这项新研究的动机。”
在这项研究中 ，来自东京大学和日本农业食品产业技术综合研究机构 (NARO) 的团队研究了两种 Hymenoptera 目昆虫作为不同行为的代表。更具独居性的 萝卜锯叶蜂 只有一个 KC 亚型，而更 复杂且更具社会性的蜜蜂 则有三个 KC 亚型。
人们认为，锯叶蜂更“原始”的大脑可能包含蜜蜂大脑的一些祖先特性。为了寻找这些潜在的进化路径，研究小组利用转录组分析来识别各种 KC 亚型中发生的基因活动，并推测其功能。
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“我惊讶地发现，蜜蜂的三个 KC 亚型中的每一个都与锯叶蜂的单一 KC 类型显示出相当大的相似性，”合著者、东京大学生物学家 Hiroki Kohno 在一份声明中说 。“基于我们对几种基因的初步比较分析，我们之前曾推测是逐个添加了额外的 KC 亚型。然而，它们似乎是通过功能分离和特化，从一个多功能的祖先类型分离出来的。”
随着 KC 亚型的数量增加，每个亚型几乎平等地继承了来自单一祖先 KC 的一些独特属性。然后，这些亚型以不同的方式进行修改，从而产生了当今昆虫中更广泛的功能。
为了看到一个具体的行为例子，说明祖先 KC 的功能是如何同时存在于蜜蜂和锯叶蜂中的，他们训练锯叶蜂参与一种通常用于蜜蜂的行为测试。蜜蜂，然后是锯叶蜂，学会了将气味刺激与奖励联系起来。尽管最初遇到挑战，研究小组还是让锯叶蜂参与了这项任务。
然后，研究小组操纵了锯叶蜂幼虫中一个名为 CaMKII 的基因。在蜜蜂中，该基因与形成长期记忆有关，而这是 KC 的一项功能。基因操纵后，幼虫成年后长期记忆受损，这表明该基因在锯叶蜂中也起着类似的作用。CaMKII 在锯叶蜂的整个单一 KC 亚型中表达，但在蜜蜂的一种 KC 亚型中优先表达。根据作者的说法，这表明 CaMKII 在长期记忆中的作用已经传递给了蜜蜂中的特定 KC 亚型。
尽管昆虫和哺乳动物大脑在大小和复杂性方面差异很大，但我们的神经系统在 某些功能和结构上 存在共同之处。通过观察昆虫细胞和行为是如何进化的，可能会为我们自身大脑的进化提供见解。接下来，该团队有兴趣研究与社会行为（如 蜜蜂臭名昭著的“摇摆舞” ）并行获得的 KC 类型。
“我们希望阐明这里提出的模型是否适用于其他行为的进化，”合著者、东京大学博士生 Kuwabara Takayoshi 在一份声明中说 。“关于控制社会行为的神经基础，无论是在昆虫、动物还是人类中，都有许多未解之谜。它是如何进化的仍然在很大程度上未知。我相信这项研究是该领域的开创性工作。”
