Science杂志封面实验室里的雷氏七鳃鳗（Lethenteron reissneri）七鳃鳗3D脑重构-动图物种进化关系与关键科学问题图文章核心发现与亮点小脑起源问题与七鳃鳗小脑样区域文章在《Science》杂志发表封面论文登上Science，首次绘制七鳃鳗全脑3D图谱记者从中国科学院昆明动物研究所获悉：6月19日，国际顶级学术期刊《Science》以封面论文形式，发表了一项来自中国科学家的重磅研究——全球首张七鳃鳗全脑三维空间单细胞图谱正式问世。这张“大脑地图”，让人类第一次看清了5亿年前脊椎动物祖先大脑的模样。为什么选七鳃鳗？复杂的大脑，是脊椎动物区别于其他动物的核心标志。但最早的脊椎动物大脑究竟长什么样？科学家找了很久，最终把目光锁定在一种“活化石”身上——七鳃鳗。它没有上下颌，大约4.5亿年前就与包括人类在内的有颌类祖先“分道扬镳”。更关键的是，它的核心形态在化石中保持了约3.6亿年几乎不变，堪称脊椎动物演化史上的“活标本”。想知道脊椎动物最早的脑子啥样，看它就对了。这张“地图”发现了什么？中国科学院昆明动物研究所宿兵团队，联合华大生命科学研究院、辽宁师范大学，首次构建了七鳃鳗全脑三维空间单细胞图谱——相当于给大脑画了一张精确到每个细胞的“导航地图”。三大核心发现：5亿年前的大脑，已经“分区明确”研究人员把七鳃鳗的脑图谱与小鼠对比，结果令人惊讶：即使相隔数亿年，两者在嗅球、延脑等多个脑区的功能和基因表达上高度相似。这说明：脊椎动物共同祖先的大脑，可能早已具备分区明确、功能复杂的结构。大脑的“基本蓝图”，5亿年前就画好了。大脑神经元有“兼职”和“专职”两种演化路线大脑里的神经元通常分两类：让信号“加速”的兴奋性神经元，和给信号“踩刹车”的抑制性神经元，一般各干各的。但科学家在七鳃鳗脑中发现了一类“身兼数职”的神经元——它同时表达兴奋性和抑制性标记基因，被命名为“非羊膜动物富集神经元（AEN）”。这类“兼职”神经元在七鳃鳗脑中占主导地位。而从斑马鱼开始，有颌类脑中逐渐出现分工明确的“专职”神经元，到爬行类、鸟类和哺乳类中，“兼职”神经元显著减少，被更专业的神经元取代。更巧的是，“专职”神经元的出现时间，恰好与有颌类祖先经历的“全基因组复制”事件高度吻合。 简单说：基因翻了倍，“零件库”更大了，大脑才有条件进化出更精细的分工。小脑可能比我们想得更“古老”小脑从哪来？这是演化生物学的长期争议。研究人员在七鳃鳗脑的“小脑样区域”中，鉴定出一类与斑马鱼小脑中间神经元分子特征高度相似的细胞。这表明：七鳃鳗脑中可能已存在一个“雏形小脑”——没有分层、弥散分布，但为后来有颌类演化出精密的层状小脑奠定了基础。这项研究意味着什么？它不仅重建了脊椎动物脑演化的重要祖先特征，也为理解“复杂大脑如何一步步演化而来”提供了全新视角。随着空间组学技术的发展，这张图谱有望成为未来脑演化研究的基础参考资源。该成果以封面论文形式发表于《Science》。共同第一作者为中国科学院昆明动物所博士生吴海旭、华大生命科学研究院陈铎元副研究员、辽宁师范大学副教授李军等；共同通讯作者为宿兵研究员、刘石平研究员、逄越教授。研究获国家自然科学基金、国家重点研发计划及云南、浙江、广东、杭州等项目资助。