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      果蠅神經(jīng)系統(tǒng)的相似性改變了變態(tài)的觀點
      
			
      
				2019-01-26 11:26:45
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      霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的新研究改變了目前的觀點，即果蠅的變態(tài)，即幼蟲變成成蟲，由兩個獨立的階段組成。該研究將發(fā)表在eLife雜志上，該研究表明，雖然幼蟲和成年果蠅 果蠅具有截然不同的神經(jīng)系統(tǒng)，以支持其不同的身體結(jié)構(gòu)和需求，但它們的系統(tǒng)由具有相似結(jié)構(gòu)和分子特征的神經(jīng)元組成。這表明果蠅神經(jīng)干細(xì)胞在蒼蠅從它的祖先進(jìn)化過程中發(fā)生了微小的變化，而祖先沒有經(jīng)歷過變態(tài)。
      

      果蠅神經(jīng)系統(tǒng)的相似性改變了變態(tài)的觀點
      

      成蟲和幼蟲果蠅神經(jīng)系統(tǒng)由稱為成神經(jīng)細(xì)胞的同一組干細(xì)胞發(fā)育而來。這些成神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)歷兩個單獨的增殖階段，其中它們產(chǎn)生多個神經(jīng)元。第一階段發(fā)生在胚胎中以產(chǎn)生幼蟲神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元，第二階段發(fā)生在幼蟲中以產(chǎn)生成人神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元。
      

      這些階段在短暫的時間內(nèi)分開，沒有發(fā)生增殖。成體和幼蟲神經(jīng)元之間的相似性是由于成神經(jīng)細(xì)胞的內(nèi)部狀態(tài)在不活動期之前和之后保持相似。“兩相模式似乎將變態(tài)的想法改變?yōu)閮蓚€不同的階段，”第一作者Haluk Lacin說。“它是從更簡單的方案演變而來，例如在蚱蜢中看到的，所有神經(jīng)元都是在延長的胚胎階段產(chǎn)生的。”
      

      該團(tuán)隊使用譜系追蹤方法建立成人神經(jīng)元和幼蟲神經(jīng)索之間的聯(lián)系，這與人類脊髓相當(dāng)。
      

      該方法涉及目視篩選可公開獲得的數(shù)據(jù)庫以鑒定超過100行的蛋白質(zhì)GAL4，其具有限于一種或幾種胚胎成神經(jīng)細(xì)胞的表達(dá)。為了突出這些GAL4系標(biāo)記哪些神經(jīng)母細(xì)胞譜系，他們?yōu)槊總€產(chǎn)生隨機(jī)譜系克隆，并將它們的結(jié)構(gòu)和分子表達(dá)與先前發(fā)表的胚胎神經(jīng)元譜系進(jìn)行比較。
      

      “我們的研究結(jié)果表明，神經(jīng)細(xì)胞增殖的兩個不同階段產(chǎn)生的神經(jīng)元表達(dá)相似的分子標(biāo)記并延伸相似的神經(jīng)纖維，盡管它們在兩種截然不同的神經(jīng)系統(tǒng)中起作用，”Lacin解釋說。“非變態(tài)昆蟲中的成神經(jīng)細(xì)胞不斷繁殖。因此，我們相信，在變態(tài)演變過程中，在非變態(tài)昆蟲的神經(jīng)母細(xì)胞中不斷增殖，不會對所產(chǎn)生的神經(jīng)元類型產(chǎn)生顯著影響。”
      

      在研究過程中，研究人員還發(fā)現(xiàn)了三種神經(jīng)母細(xì)胞，它們似乎是果蠅中段或胸段的獨特成分。這些成神經(jīng)細(xì)胞的存在取決于在動物身體計劃發(fā)展過程中控制位置信息的基因。“這些成神經(jīng)細(xì)胞中有兩個會產(chǎn)生腿部運動神經(jīng)元。由于蒼蠅只在胸段有腿，因此這些節(jié)段中成神經(jīng)細(xì)胞的存在表明神經(jīng)發(fā)生與干細(xì)胞水平的身體計劃的發(fā)展協(xié)調(diào)，”James Truman說。 - 該研究的作者。
      

      “第三個成神經(jīng)細(xì)胞是新的，似乎最近在昆蟲進(jìn)化過程中出現(xiàn)?；诮馄蕦W(xué)和分子標(biāo)記，我們提出它是通過復(fù)制相鄰的干細(xì)胞而產(chǎn)生的，這可能使得對腿部相關(guān)行為的神經(jīng)元控制更精細(xì)，例如走路和梳理。“
      

      果蠅中的神經(jīng)索已被用作模型系統(tǒng)超過30年，以了解成神經(jīng)細(xì)胞如何產(chǎn)生高度復(fù)雜但有組織的組織。拉辛和杜魯門相信，他們研究的見解現(xiàn)在可以研究從胚胎到成年階段發(fā)生的分子事件如何控制果蠅中神經(jīng)系統(tǒng)的形成和功能，并可能轉(zhuǎn)化為人類。
      
			

			
        
      
			
      
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