揭開視網(wǎng)膜細(xì)胞的古老起源

Karthik Shekhar 和他的同事們從波士頓屠夫那里收集牛和豬的眼睛時(shí)，引起了一些人的注意，但這些眼睛——最終來自包括人類在內(nèi)的 17 個(gè)不同物種——為脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜的進(jìn)化提供了見解，并可能產(chǎn)生更好的動(dòng)物模型對(duì)于人類的眼部疾病。

視網(wǎng)膜是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，包含多種類型的細(xì)胞，這些細(xì)胞在將視覺信息傳輸?shù)酱竽X的其他部分之前共同處理視覺信息。在對(duì)動(dòng)物視網(wǎng)膜中多種細(xì)胞類型的比較分析中(正如 Shekhar 之前的研究所示，僅小鼠的視網(wǎng)膜中就有 130 種細(xì)胞類型)研究人員得出結(jié)論，大多數(shù)細(xì)胞類型都具有古老的進(jìn)化歷史。這些細(xì)胞類型在分子水平上存在差異，為了解它們的功能以及它們?nèi)绾螀⑴c構(gòu)建我們的視覺世界提供了線索。

視網(wǎng)膜細(xì)胞的古老起源

它們?cè)诓煌锓N之間的顯著保守性表明，大約 2 億年前在地球上漫游的所有哺乳動(dòng)物最后一個(gè)共同祖先的視網(wǎng)膜的復(fù)雜性一定可以與現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的視網(wǎng)膜相媲美。事實(shí)上，有明確的跡象表明，其中一些細(xì)胞類型可以追溯到 4 億多年前，是所有脊椎動(dòng)物(即哺乳動(dòng)物、爬行動(dòng)物、鳥類和有頜魚類)的共同祖先。

人類和小鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞比較

自 4 億多年前有頜脊椎動(dòng)物起源以來，小鼠和人類等脊椎動(dòng)物的視網(wǎng)膜就得到了顯著的保存。該圖顯示了人類和小鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞之間的相似性，包括開啟和關(guān)閉的“侏儒”視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(MGC)。圖片來源：Hugo Salais，Metazoa Studio，西班牙

該結(jié)果于 12 月 13 日發(fā)表在《自然》雜志上，作為 10 篇論文的一部分，報(bào)告了 BRAIN Initiative 細(xì)胞普查網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建成年小鼠大腦細(xì)胞類型圖譜的最新結(jié)果。第一作者是加州大學(xué)伯克利分校 Shekhar 課題組的化學(xué)與生物分子工程研究生 Joshua Hahn 。這項(xiàng)工作是與哈佛大學(xué) Joshua Sanes 團(tuán)隊(duì)平等合作的。

脊椎動(dòng)物視覺的驚人發(fā)現(xiàn)

這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因?yàn)榧棺祫?dòng)物的視力因物種而異。魚需要在水下看東西，老鼠和貓需要良好的夜視能力，猴子和人類為了狩獵和覓食而進(jìn)化出非常敏銳的白天視力。有些動(dòng)物看到鮮艷的色彩，而另一些動(dòng)物則滿足于看到黑白的世界。

然而，研究人員得出結(jié)論，許多脊椎動(dòng)物物種共享多種細(xì)胞類型，這表明定義這些類型的基因表達(dá)程序可能可以追溯到有頜脊椎動(dòng)物的共同祖先。

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