這種古老的海洋生物可能實際上有大腦

櫛水母（俗稱櫛水母）是一種精緻的膠狀海洋動物，大約 5.5 億年前出現在地球海洋中。這些生物有一種稱為口腔器官（AO）的特殊感覺結構，使它們能夠感知重力、壓力和光。一項新的形態學研究發表在 科學的進步 這個器官似乎比先前的研究顯示的要複雜得多。

「我們已經證明，AO 是一個複雜而獨特的感覺系統，」卑爾根大學邁克爾薩斯中心的小組組長 Paul Burckhardt 說。 “我們的研究極大地增進了我們對動物行為協調進化的理解。”

繪製古代器官的細胞結構圖

為了了解唇器官的內部組織方式，研究人員與牛津布魯克斯大學的麥克·基特曼合作，並使用了先進的電子顯微鏡。這種方法使他們能夠創建高度詳細的結構 3D 重建。

分析揭示了非口腔器官內有 17 種不同的細胞類型，其中包括 11 種以前未鑑定過的分泌細胞和纖毛細胞。這種多樣化的細胞群證實了 AO 具有複雜的多模式感覺器官的功能。

「我幾乎立刻就對非口腔器官細胞的形態多樣性感到驚訝。處理電磁體數據感覺就像每天都在發現令人興奮的新事物，」邁克爾·薩斯中心的博士後研究員、該研究的第一作者 Anna Ferraioli 說。 “與刺胞動物和兩足動物的頂端器官相比，AO 具有驚人的複雜性。它非常獨特！”

混合神經通訊系統

除了細胞多樣性之外，唇器官似乎也與梳狀膠質神經系統密切相關。櫛水母有一個由緊湊的神經細胞組成的神經網絡，在整個身體中形成連續的結構。

研究人員發現，該神經網路與非口腔器官中的細胞形成直接的突觸連接，從而創建了雙向通訊路徑。同時，AO 內的許多細胞含有大量囊泡，這表明它們可能透過稱為體積轉移的過程釋放廣泛的化學訊號。總之，這些機製顯示該器官依賴突觸和非突觸形式的訊號傳導。

「我認為我們的工作為我們可以從形態學研究中學到多少東西提供了一個重要的視角，」費拉奧利解釋道。 “我想說，AO 絕對不像我們的大腦，但它可以被定義為櫛水母用作大腦的器官。”

關於大腦進化的證據

研究團隊也研究了某些發育基因在櫛足類動物中的表現方式。許多參與塑造其他動物身體組織的基因也存在於這些生物體中，但它們的表現模式差異很大。

這種差異表明，非口腔器官可能不會直接等同於其他動物群體中發現的大腦。 「換句話說，演化似乎不只一次發明了中樞神經系統，」伯克哈特補充道。

將神經結構與行為連結起來

日本國家基礎生物學研究所的 Kei Gokura 與海德堡大學的 Gaspar Gekli 教授合作進行的相關研究為這些發現提供了額外的支持。在伯克哈特參與的另一項研究中，科學家重建了櫛水母重力感測器的完整神經線路。

透過將高速成像與 1000 多個細胞的 3D 重建相結合，研究人員展示了融合神經元網路如何協調動物身體不同部位的纖毛跳動。這種形式允許梳狀凝膠在水中移動時保持其方向。

「與其他海洋生物神經迴路的相似性表明，類似的重力感應解決方案可能是在遙遠的動物譜系中獨立進化出來的，」 Gokura 說。

重新思考神經系統的起源

總之，這些研究表明，早期神經系統可能比科學家先前認為的更重要。 Fraioli 表示，下一階段的研究將集中在確定新發現的細胞類型的分子特性，並探索脂肪器官對梳狀凝膠行為的影響有多大。