复杂的生物体由数万亿的细胞组成,而这些细胞中很少有细胞外观和功能完全相同。事实上,构成动物组织的微小结构是特化的。它们有各种形状和大小,包含各种结构,并执行各种功能。
细胞的多样性并非一蹴而就。四项新研究发表在《Science》杂志上,它们利用不同类型细胞的基因表达来更好地展示这些细胞在爬行动物和两栖动物大脑中的发育过程。
细胞的进化
科学家们早就知道,体内不同类型的细胞是通过不同的基因表达来分化的。但直到近期的研究才开始揭示这种多样性的全部范围。例如,在过去几年里,研究表明,即使在成年小鼠大脑的微小区域内,也存在着数百种细胞类型,而小鼠是所有科学研究中最常见的模式生物之一。
然而,尽管在区分细胞多样性方面取得了进展,但这种多样性产生 Thus 过程仍然难以确定。通过研究这些微小结构内的基因表达,科学家们对爬行动物和两栖动物(一对不同寻常的科学模型)细胞多样化背后的进化过程有了更好的理解。
表达差异
在四项研究中的第一项中,一个研究小组利用一种称为比较单细胞转录组学的方法,分析了鬃狮蜥大脑中不同类型细胞的基因表达。然后,他们利用分析结果创建了一张图谱,称为细胞类型图谱,显示了这种澳大利亚常见、遍布棘状鳞片的蜥蜴大脑中不同类型的细胞。
研究小组将鬃狮蜥大脑的细胞类型图谱与小鼠大脑的图谱进行了比较,发现大范围大脑区域的细胞类型是相互对应的。他们将这些细胞归类为“保守型”,意味着它们的表达随着时间和物种的变化而保持不变,这是自然选择的结果。
尽管如此,更仔细地比较鬃狮蜥和小鼠的细胞类型图谱后,研究小组发现在更具体的脑区,这两种动物之间存在几种不同的细胞类型。科学家们表示,保守型和特异型细胞类型的共存表明,这些区域的细胞是可塑的,能够随着时间的推移而改变和进化。
根据科学家的说法,另外三项研究进一步加强了第一项研究的发现。再次使用单细胞转录组学,研究小组构建了墨西哥蝾螈(一种来自墨西哥的带有褶边的水生蝾螈)两栖类大脑端脑区域的细胞类型图谱。然后,他们利用这些图谱来分离两栖动物和墨西哥蝾螈特有的细胞,特别关注参与脑损伤后修复的细胞。结果再次揭示了脑细胞进化的能力。
利哈伊大学的研究人员 Dylan Faltine-Gonzalez 和 Justus Kebschull 在一篇相关的观点文章中总结道:“这些研究突显了将通常用于小鼠的强大转录组学方法应用于非标准模型的潜力。”根据一份新闻稿的说法,“每篇文章都产生了大量的单细胞甚至多模态数据集,并挖掘了公开可用的数据,这展示了数据共享的重要性以及积累来自多种物种的单细胞数据进行进化比较的强大作用。”















