Science封面论文丨宿兵团队构建七鳃鳗全脑3D单细胞图谱，揭示脊椎动物脑的祖先蓝图与演化路径

本文基于中国科学院昆明动物研究所宿兵团队在《Science》封面发表的研究，通过构建首个无颌类脊椎动物——七鳃鳗的全脑3D空间单细胞图谱，系统探讨了脊椎动物复杂脑的祖先蓝图与演化路径。研究背景聚焦于脊椎动物脑在约5亿年前从无脊椎脊索动物简单脑泡向高度区域化、细胞多样化的复杂脑结构飞跃的关键演化节点。研究目的旨在解析脊椎动物共同祖先脑的基本构架、细胞分子特征，并区分哪些特征是祖先共有的，哪些是后期谱系特化的。结论显示，七鳃鳗脑已具备高度区域化结构和多样化细胞类型（209种），与有颌类（如小鼠）在多个脑区（如嗅球、菱脑）的转录组高度保守，提示祖先脑框架在演化中基本保留；同时，跨物种比较揭示了神经元从非羊膜动物中“兼职”（共表达兴奋/抑制标记的AEN神经元）向羊膜动物中“专职”（功能特化神经元）转化的演化模式，而第二轮全基因组复制可能是驱动这一特化的关键因素。此外，研究为小脑起源提供了新证据，认为七鳃鳗存在一个弥散分布的“雏形小脑”，代表祖先状态。该研究为理解脊椎动物脑演化提供了重要基础数据平台。