神经系统以其令人难以置信的复杂性是如何在不同物种之间进化的？

吴蔡神经科学研究所跨学科博士后学者项目支持的新研究集中在一个令人惊讶的观察结果上，即在脑细胞和突触（神经元之间的交流点）中发现的许多基因是动物界最大的基因之一

这些巨大的神经元基因跨越数十万个碱基对的DNA，当它们发生突变或调控不当时，通常被计算在与神经系统疾病有关的基因中

为了揭示这些大基因如何与神经系统一起进化的一般原理，吴蔡神经跨学科博士后Matt McCoy比较了地球生命树中来自共同祖先的不同物种的基因大小。这一比较揭示了一类独特的大基因，它们存在于动物多样化之前，在许多情况下，甚至在神经元作为特殊细胞类型出现之前

这项研究发表在2024年3月8日的《当代生物学》上

头足类动物与蜗牛和蛞蝓关系密切，与动物界的人类相距甚远，但它们各自进化出了高度发达的神经系统和极其复杂的行为。巨型基因在这两个谱系中分别进化的事实表明，基因大小在多细胞动物复杂神经系统的发育中具有令人惊讶的普遍作用

这一点尤其正确，因为尽管在强大的所谓“纯化选择”下，这些基因在进化过程中在动物身上生长得更大，产生了更多的变异；去除有害突变以保持遗传稳定性的过程。作者认为，基因的生长和多样化可能为复杂的神经系统进化提供了所需的分子灵活性

这项研究为基因长度等固有基因组特性如何促进动物王国复杂性的进化发展提供了一个新的视角。McCoy和Fire认为，通过理解这些基因组基础，我们可以深入了解神经系统复杂性的起源和神经疾病的遗传基础