新的研究结果，挑战了神经系统数十年来的基础理论

　　本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：Takeko，头图来自：unsplash

　　1906年，诺贝尔生理学或医学奖颁发给了神经科学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔（Santiago Ramón y Cajal）和卡米洛·高尔基（Camillo Golgi），以表彰他们揭示出了神经系统的内在之美。这是一次相当有趣的获奖，因为这两位科学家在职业生涯中，是真正的竞争对手——他们二人有着针锋相对的学术主张。

　　拉蒙-卡哈尔认为，神经系统由离散的单个细胞构成，也就是著名的神经元学说。但高尔基则明确反对这一理论，他提出了神经系统作为一个连续网络连接的观点。后来，20世纪50年代发明的电子显微技术确定了神经元连接点，也就是所谓的突触。卡哈尔的理论终于被证明是对的。

　　直到今天，神经生物学研究也一直在通过这一视角来解释神经系统。我们通常认为，在各种生物体内，电脉冲在神经细胞之间传递，让信号从一个细胞转移到另一个细胞。但现在，一项发表于《科学》杂志的新研究却表明，高尔基或许没有说错。

　　在这项研究中，一组国际科学家团队利用先进的技术，揭示了栉水母的神经系统连接性。他们绘制出的栉水母神经网的三维图谱缺少那些明显的突触，而是融合在一起的，长的丝状神经元共享一个细胞膜。这些发现挑战了我们对神经系统及其进化的理解。

　　为什么是栉水母？  

　　栉水母是一种相当迷人的生物，它们已经在世界海洋中生活了约6亿年。早在第一批动物进化出来之时，栉水母就成了地球上最早的动物谱系之一，也就是生命之树上相当古老的一个分支。因此，它们身上可能隐藏着大量进化早期的秘密。

　　栉水母。（图/Alexandre Jan）

　　栉水母拥有一个相当简单的神经系统，这一点使其一直备受关注。先前的遗传研究已经暗示，这种生物的神经系统可能非同寻常。但科学家也意识到，想要调查这种生物的解剖结构极具挑战，因为它们很脆弱，非常易碎。

　　新技术的应用带来了更多可能。在新的研究中，研究人员使用三维电子显微技术检查了淡海栉水母（Mnemiopsis leidyi）的神经网。他们对一只一天大的淡海栉水母进行了扫描，收集了数百张图像，数据集包含了这只小家伙5个延伸的神经元及其分支的神经纤维，从而重建出了整个网的结构。

　　重建这些细胞发现了一种非凡的结构，它们形成了一个连续的神经网，5个蔓延的神经元之间没有突触，相互融合。

　　（图/ Pawel Burkhardt & Maike Kittelmann）

　　尽管具有这种独特的结构，栉水母的神经网仍然展现了一些在神经系统中发现的关键特征，比如神经肽和产生膜电位的离子通道。

　　换句话说，栉水母的神经网络与刺胞动物和其他动物的神经网络之间存在着根本性的差异。这相当令人兴奋。

　　这些发现意味着什么？  

　　神经系统起源一直是一个神秘的领域。我们通常认为的“最古老的动物”候选者之一的海绵没有神经系统，也没有肌肉或者被称为视蛋白的基本视觉蛋白质。但栉水母身上越来越多发现可能在向我们证明了这种生物在生命之树上的古老地位。

　　传统观点通常认为，神经元和神经系统的其他部分在动物历史上进化了一次。但栉水母结构上的特殊性，加上它们古老的身份，带来另一种可能，那就是在神经元和神经系统的早期进化中，或许存在多种制造神经系统的方法。又或者，在漫长的进化过程中，它们走上了另一条路，演变出了这些奇异且高度专门化的东西。

　　有报告称其他一些生物也可能存在类似的系统，比如帆水母（Velella velella）。更多有关神经网络的研究可以确定这种没有突触的神经系统究竟有多不寻常。

　　参考来源：

　　https://www.uib.no/en/michaelsarscentre/162019/discovery-challenges-our-understanding-nervous-systems-and-their-evolution

　　https://www.sciencenews.org/article/jellyfish-nervous-system-animal

　　本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：Takeko