俗话说，你可以选择你的朋友，但你无法选择你的亲戚。这甚至适用于你遥远的进化上的表亲。就一项非常具体的遗传功能而言，人类与七鳃鳗的关系比科学家们曾经认为的要近一些。根据 2 月 20 日发表在《自然通讯》杂志上的一项研究，我们与这些拥有吸盘嘴和尖牙的 5 亿年前的动物拥有相似的后脑。
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什么是后脑？
脊椎动物的大脑有三个基本单元——中脑、前脑和后脑。根据美国国立卫生研究院的说法，后脑包括脊髓的上部、脑干和小脑。它控制着一些对我们生存至关重要的功能，包括血压、心率、呼吸节奏、运动活动、睡眠和清醒。
后脑是一个较古老的区域，它在进化上得到了保守，或者在进化过程中几乎没有发生变化。研究后脑可以帮助进化生物学家回顾过去，并为大脑发育和其他生理特征制定时间表。
七鳃鳗是原产于大西洋和五大湖的鱼类。它们在大约 12 到 18 个月的寄生阶段以吸附其他鱼类为生，然后脱离。在过去的 3.4 亿年里，它们一直保持不变，但与其他脊椎动物一样，它们有脊柱和骨骼。然而，它们的头部缺少下颌。由于大多数脊椎动物都有下颌，七鳃鳗的这一差异使它们对于理解脊椎动物进化至关重要。
“在大约 5 亿年前，有颌和无颌脊椎动物的起源发生了分歧，”研究合著者、斯托尔斯医学研究所遗传学家 Alice Bedois 在一份声明中说。“我们想了解脊椎动物的大脑是如何进化的，以及有颌脊椎动物是否存在某种独有的、在其无颌亲戚身上所缺乏的东西。”
维生素 A 的作用
该团队在先前的工作基础上，发现了构建和划分七鳃鳗后脑的基因与有颌脊椎动物中的这些基因相同。然而，这些基因是一个相互连接的网络——或电路——的一部分，这个网络必须被启动并指导如何正确构建后脑。
在这项新研究中，研究小组确定了一个共同的分子信号，它是指导七鳃鳗后脑发育的基因电路的一部分。这个信号来自你日常复合维生素中可能含有的东西——视黄醇，即维生素 A。研究小组已经知道视黄醇可以激活基因电路来构建复杂物种的后脑。然而，人们并不认为它参与了七鳃鳗等更原始物种的后脑发育。
令他们惊讶的是，研究小组发现七鳃鳗的核心后脑电路也是由视黄醇启动的。这提供了一些证据，表明这些吸盘嘴的海洋怪物与人类的关系比研究小组预期的要近得多。
“我们发现，不仅相同的基因，而且相同的信号也参与了七鳃鳗的后脑发育，这表明这一过程是所有脊椎动物的祖传特征，”Bedois 说。
七鳃鳗和人类的共同祖先
根据研究团队的说法，了解视黄醇提供的信号如何用于形成脊椎动物正常的头部和面部结构，对于理解该过程如何出错至关重要。由于视黄醇是启动脑干发育关键步骤的主要参与者，更好地理解这一过程可能有助于治疗脑干在人类和其他动物中发育不全的情况。
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“人们认为，由于七鳃鳗缺乏下颌，它们的后脑形成方式与其他脊椎动物不同，”研究合著者、斯托尔斯医学研究所发育生物学家 Robb Krumlauf 在一份声明中说。“我们已经证明，大脑的这个基本部分与小鼠甚至人类的构建方式完全相同。”
如果后脑形成也是所有有脊椎动物共同拥有并传承下来的特征，那么肯定还有其他机制在解释它们令人难以置信的多样性。
“我们都源于一个共同的祖先，”Bedois 说。“七鳃鳗提供了一个额外的线索。现在我们需要回溯更远的进化时间，以发现控制后脑形成的基因电路最初是如何进化的。”
基于对古生代七鳃鳗幼体的化石研究，2021 年的一项研究对人类和七鳃鳗关系更近的说法泼了一些冷水。无论如何，人类和七鳃鳗在脊椎动物家族树上的亲缘关系有多近，这一持久的谜团将继续存在。
