Placozoans（扁盘动物）是一种微小的动物，大约只有一粒大沙粒大小，它们在温暖的浅海中以生活在岩石和其他基质表面上的藻类和微生物为食。这种形似圆球和薄饼的生物非常简单，没有任何身体部位或器官。在大约 8 亿年前，这些动物首次出现在地球上的，是与栉水母（Ctenophora）、多孔动物（Porifera，海绵）、刺胞动物（Cnidaria，珊瑚、海葵、水母等）和两侧对称动物（Bilateria，包括人类在内的所有其他动物）并列的五大动物门类之一。扁盘动物缺乏神经元，但却拥有一种特殊的肽能细胞，能释放小片段肽，从而协调它们的行为，指挥动物的运动或进食，这与原始神经细胞有许多相似之处。单细胞测序网讯：9月19日，来自巴塞罗那基因组调控中心（Centre for Genomic Regulation）的Arnau Sebé-Pedrós课题组在 Cell 以 “Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution” 为题发表了一篇研究论文，通过单细胞测序与计算模型等技术绘制了扁盘动物细胞类型图谱，揭示了神经元的古老起源。
研究人员首先绘制了一张所有不同扁盘动物细胞类型的图谱，标注了它们在四个不同物种中的特征。每种细胞类型都有特定的作用，这些作用来自于特定的基因组。这些细胞图谱让研究人员能够绘制出这些基因的集群或 "模块"。然后，他们绘制了控制这些基因模块的 DNA 调控区域图，从而清楚地了解了每个细胞的作用以及它们是如何协同工作的。最后，他们进行了跨物种比较，以重建细胞类型的进化过程。研究结果表明，扁盘动物的九种主要细胞类型似乎是由许多 "中间 "细胞类型连接起来的，它们从一种类型转变为另一种类型。这些细胞不断生长和分裂，维持着动物移动和进食所需的细胞类型的微妙平衡。研究人员还发现了 14 种不同类型的肽能细胞，但这些细胞与所有其他细胞都不同，没有显示出中间类型，也没有任何生长或分裂的迹象。令人惊讶的是，肽能细胞与神经元有许多相似之处——这种细胞类型直到数百万年后才出现在更高级的动物中，如两侧对称动物。跨物种分析表明，这些相似之处是扁盘动物所独有的，并没有出现在多孔动物或栉水母（栉水母）等其他早期分支动物身上。共聚焦显微镜下一种扁盘动物细胞核的图像（按深度着色）
肽能细胞与神经元之间的相似性体现在三个方面：
●首先，研究人员发现，这些扁盘动物细胞是通过类似于神经发生的发育信号从祖上皮细胞群分化出来的，这种信号类似于刺胞动物和两侧对称动物的神经发生过程，即新神经元的形成过程。
●其次，他们发现肽能细胞具有许多基因模块，这些模块是构建神经元中能够发出信息的部分（突触前支架）所必需的。然而，这些细胞远非真正的神经元，因为它们缺乏神经元信息接收端（突触后）所需的元件或传导电信号所需的元件。
●最后，研究表明，扁盘动物细胞类型之间的交流是通过细胞内的一个系统进行的，在这个系统中，被称为GPCR（G-蛋白偶联受体）的特定蛋白质会检测到外部信号，并在细胞内启动一系列反应。这些外部信号由神经肽介导，神经肽是神经元在许多不同生理过程中使用的化学信使。这项研究的共同第一作者、基因组调控中心博士后研究员Sebastián R. Najle博士说："扁盘动物的肽能细胞与原始神经细胞有许多相似之处，尽管它们还没有达到那种程度。我们对这些相似之处感到震惊，这就像是在看一块进化的垫脚石"。这项研究表明，8 亿年前，在远古地球浅海中不起眼的吃草的祖先动物体内，神经元的构件正在形成。从进化的角度来看，早期的神经元最初可能类似于今天扁盘动物的肽能分泌细胞。这些细胞利用神经肽进行交流，最终获得了新的基因模块，使细胞能够创建突触后支架，形成轴突和树突，并创建产生快速电信号的离子通道——这些创新发生在扁盘动物的祖先首次出现在地球上大约一亿年后，对于神经元的诞生至关重要。然而，神经系统的完整进化故事仍有待考证。第一个现代神经元被认为起源于大约 6.5 亿年前的刺胞动物和两侧对称动物的共同祖先。然而，栉水母中也存在类似神经元的细胞，尽管它们在结构上有很大差异，且缺乏现代神经元中大多数基因的表达。扁盘动物细胞中存在其中一些神经元基因，而栉水母中却没有，这引发了有关神经元进化轨迹的新思考。相信随着世界各地的研究人员继续对不同物种的高质量基因组进行测序，神经元的起源和其他细胞类型的进化将变得越来越清晰。"细胞是生命的基本单位，因此了解细胞如何产生或随时间发生变化是解释生命进化故事的关键。扁盘动物、栉水母、海绵和其他非传统模式动物蕴藏着我们刚刚才开始探究的秘密。"该研究的通讯作者、基因组调控中心初级组组长、ICREA研究教授Arnau Sebé-Pedros说道。https://www.eurekalert.org/news-releases/1001544https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.08.027-end-
