海绵是所有动物中最原始的。它们无法移动，靠过滤水中的碎屑为生。它们没有大脑，也没有神经元、器官甚至组织。如果你要寻找动物智慧的进化起源，你真的找不到一个更不可能的研究对象了。
因此，加州大学圣巴巴拉分校的Onur Sakarya非常惊讶地发现，海绵携带着神经系统的萌芽。
这些动物虽然没有神经元可言，但仍然拥有突触的基因组成部分，突触是我们神经系统最关键的部分之一。而且它们的版本与人类的版本有着惊人的相似之处。
突触是两个神经细胞之间的连接点，允许它们彼此传递信号。这些信息由称为神经递质的分子携带，它们穿过突触间隙。当它们到达接收细胞时，它们会遇到一个复杂的蛋白质缠结，称为突触后密度（PSD；下图中红色标记）。PSD处理神经递质，以及许多其他重要功能，并允许接收细胞对神经信号做出适当的反应。
Sakarya在其他动物的基因组中寻找人类PSD蛋白的等价物。首先，他在星海葵（Nematostella vectensis）中发现了一套几乎完整的基因。海葵（像它的近亲水母一样）是刺胞动物中的一种，刺胞动物是拥有最基本神经系统的动物群体。在它们身上发现PSD基因令人惊讶但合情合理。
但当Sakarya在海绵（一种甚至没有神经系统的动物）Amphimedon queenslandica中发现绝大多数PSD组装体时，他真的感到惊讶！海绵的PSD蛋白与人类和其他动物的PSD蛋白有着显著的相似之处，并且由相似的结构域排列组成。
其中一个，特别是PDZ结构域，允许PSD蛋白相互识别并正确组装。当Sakarya比较人类和海绵PDZ结构域的结构时，他发现在原子层面，它们用来与其他蛋白质相互作用的部分几乎有90%相同。所以海绵不仅拥有全套PSD蛋白，而且很可能能够将它们组装成一个功能齐全的整体。
那么，作为神经系统一部分的PSD，在一个没有神经系统的动物中做什么呢？Sakarya认为PSD是前适应的一个例子，前适应是一个进化过程，其中现有的结构被进化利用于其他目的。鸟类羽毛就是一个很好的例子——它们在小型恐龙中进化，帮助它们调节体温，后来才用于飞行。
前适应可以解释像神经系统这样复杂、整合的结构是如何进化的。进化并没有从头开始构建整个系统，而是采用了“现成”的组件，比如PSD，并将它们以令人兴奋的新方式组合在一起。
海绵的PSD在一种叫做“瓶状细胞”的细胞中被激活。瓶状细胞只存在于海绵幼体中，幼体与成体不同，是自由游动的。这些细胞可以帮助幼体感知环境，并且很可能是神经元进化的起点。
Sakarya提醒说，可能还有另一种解释。海绵可能是更高级动物分支的退化遗迹，它们为了适应（非常）慢节奏的生活而放弃了复杂性。在这种情况下，瓶状细胞是真正神经元的进化残余。
尽管如此，在两种情况下，这些发现都强烈表明，所有现存动物的共同祖先已经拥有PSD的早期工作版本，这有效地使其预先适应了神经系统的进化。只需最少的额外进化步骤，这个早期支架就可以转化为驱动我们今天思想的功能性突触。这个祖先预先适应了有神经元的未来。
值得注意的是，这一发现之所以成为可能，是因为Amphimedon的基因组已经完全测序。在一个基因组测序可能被视为理所当然的时代，这凸显了测序各种代表进化关键节点的生物的重要性。
参考文献：Sakarya, Armstrong, Adamska, Adamski, Wang, Tidor, Degnan, Oakley & Kosik. 2007. 动物王国起源的突触后支架。PLOS One 6, e506: 1-7。
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