震驚！小小的海葵竟有100多種細(xì)胞類型

盡管海葵（Nematostella vectensis）看起來簡(jiǎn)單，它的管狀身體上有觸須，但是它實(shí)際上是一種高度復(fù)雜的生物。在一項(xiàng)新的研究中，來自法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）和巴斯德研究所的研究人員在這種小型海洋無脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了100多種細(xì)胞類型和令人難以置信的神經(jīng)元多樣性。他們是在構(gòu)建這種動(dòng)物的細(xì)胞圖譜時(shí)揭示出這種令人吃驚的復(fù)雜性。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Cnidarian Cell Type Diversity and Regulation Revealed by Whole-Organism Single-Cell RNA-Seq”。

海葵為人們提供一種完美的模型，不過可能**的一點(diǎn)不足之處就是它有刺人的觸須。它是一種易于保存在實(shí)驗(yàn)室中的小型海洋無脊椎動(dòng)物，它的基因組是非常簡(jiǎn)單的，而且與人類的基因組存在著類似性。

論文主要作者、巴斯德研究所發(fā)育生物學(xué)專家Heather Marlow博士解釋道，當(dāng)?？蚪M在2007年被測(cè)序時(shí)，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)它與人類基因組是非常相似的，不論是在它的基因數(shù)量（大約2萬個(gè)基因）方面，還是在它的結(jié)構(gòu)方面。

Marlow說，“這些相似之處使得?？蔀檠芯縿?dòng)物基因組和理解基因間存在的相互作用的一種理想的模型。它還具有另一種優(yōu)勢(shì)---它在生命之樹中的戰(zhàn)略地位。?？鶎俚拇贪麆?dòng)物（cnidaria）分支與兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物（bilateria）分支在進(jìn)化上分歧開來，換言之，這種刺胞動(dòng)物分支與包括人類在內(nèi)的絕大多數(shù)其他動(dòng)物在6億多年前分歧開來。“因此，海葵也能夠有助我們理解構(gòu)成動(dòng)物身體、器官和特別是神經(jīng)系統(tǒng)的多種細(xì)胞類型的起源和進(jìn)化?！?/span>

為了嘗試更多地了解?？蚨私庹麄€(gè)動(dòng)物王國(guó)，Marlow團(tuán)隊(duì)決定在細(xì)胞水平上研究這種刺胞動(dòng)物。他們分離出?？奈⑿〖?xì)胞（它的直徑不超過1微米），并分析了它們的RNA。盡管染色體DNA含有所有基因，但是RNA顯示了哪些基因是有活性的。Marlow解釋道，“在單細(xì)胞水平上開發(fā)的基因組方法可用于準(zhǔn)確地列出不同的細(xì)胞類型，并確定負(fù)責(zé)這些細(xì)胞功能的基因?！彼麄兛偣茶b定出100多種細(xì)胞類型，并將這些細(xì)胞類型分為8個(gè)主要的細(xì)胞家族（肌肉、消化道、神經(jīng)元和表皮等）。在這項(xiàng)研究中，最令人感到意外的地方之一在于神經(jīng)系統(tǒng)。他們?cè)诤？纳窠?jīng)系統(tǒng)中鑒定出將近30種類型的神經(jīng)元，包括肽能神經(jīng)元、谷氨酸能神經(jīng)元，甚至胰島素能神經(jīng)元，這揭示出一種相對(duì)復(fù)雜的神經(jīng)和感覺系統(tǒng)。

因此，這項(xiàng)研究應(yīng)該有助于進(jìn)化專家一方面建立刺胞動(dòng)物（包括?？┑墓餐嫦?，另一方面建立兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物（包括人類）的共同祖先。毫無疑問，這個(gè)祖先已有一定程度的細(xì)胞復(fù)雜性。此外，盡管?？坪跖c我們截然不同，但它揭示了今天讓它的細(xì)胞和我們自己的細(xì)胞能夠執(zhí)行許多不同功能的基本規(guī)則。Marlow作出結(jié)論，“細(xì)胞是構(gòu)成生物的基本元素。通過確定這種編碼在基因組中的信息如何決定每個(gè)細(xì)胞的身份，我們希望揭示出所有動(dòng)物中保守的對(duì)它們的發(fā)育和體內(nèi)平衡至關(guān)重要的機(jī)制?！保ㄉ锕?Bioon.com）

參考資料：

Arnau Sebé-Pedrós, Baptiste Saudemont, Elad Chomsky et al. Cnidarian Cell Type Diversity and Regulation Revealed by Whole-Organism Single-Cell RNA-Seq. Cell, 31 May 2018, 173(6):1520–1534, doi:10.1016/j.cell.2018.05.019.