一项发表于《自然》杂志的研究通过对七鳃鳗胚胎的重新审视，发现这种无颌鱼类的躯干上散布着交感神经元簇，并表达参与“战斗或逃跑”反应的多个关键基因。这一发现颠覆了19世纪以来解剖学建立的认知，将交感神经系统的起源从有颌类推前到无颌类——即地球上最早出现的脊椎动物，从而改写了相关教科书内容。

一项偶然观察引发的教科书级修正

交感神经系统是动物应对紧急情况时启动“战斗或逃跑”反应的核心。19世纪以来的解剖学研究认为，这一系统仅存在于有颌类脊椎动物中。然而，加州理工学院生物学教授、该研究负责人Marianne Bronner的团队在偶然获得的一张七鳃鳗胚胎肠道神经元染色图像中，发现了一些看起来与交感神经元非常相似的“小型细胞聚集”。这一“不该出现”的观察促使他们进行了更深入的研究。

坚实证据确认“原始”交感神经元

研究团队使用免疫组织化学、原位杂交链式反应和RNA测序等一系列技术发现，这些意外出现的神经元表达了多个关键基因，包括ASCL1、PHOX2和HAND——这些都是已知在哺乳动物交感神经元分化中起重要作用的转录因子。这些细胞还产生酪氨酸羟化酶，该酶是合成去甲肾上腺素的关键酶，而去甲肾上腺素在“战斗或逃跑”反应中释放。后续的细胞命运图谱实验显示，这些酪氨酸羟化酶阳性细胞的一个子集来源于动物的神经嵴。七鳃鳗是“拥有神经嵴的最原始脊椎动物”，而神经嵴在有颌类中正是交感神经节的起源组织。

佛罗里达大学分子遗传学助理教授Tyler Square（未参与该研究）评价道：“基因表达数据、抗体检测、RNA测序分析都非常扎实。我百分之百确信这些是某种形式的七鳃鳗交感神经。”

为何百年未被发现：时机与数量差异

Bronner教授研究七鳃鳗的发育和进化已超过20年。她的团队之所以此前忽略了这些交感神经，是因为它们在七鳃鳗中出现的胚胎发育阶段与人类和其他陆生脊椎动物不同——要晚得多。此外，七鳃鳗拥有的交感神经元数量也更少。她表示：“我们一直在寻找，但没有在正确的时间点观察。”

这一发现展示了在发育生物学中重新检验旧假说的价值。哥伦比亚大学生物学助理教授Maria Antonietta Tosches（未参与该研究）指出，过去解剖学家描述脊椎动物发育时，许多分子工具尚未存在。“教科书中有很多教条，就摆在那里，准备用现代方法检验。”

从“更复杂”的视角理解脊椎动物进化

Bronner团队对脊椎动物神经系统的进化以及人类如何因神经嵴而变得比无脊椎动物“复杂得多”持续抱有浓厚兴趣。“我们正试图弄清楚这种精细化是如何发生的，而这一发现给了我们一个线索：当脊椎动物的外周神经系统被‘发明’出来时，它就已经拥有了所有基本的构建模块。”

参考文献

Bronner, M. et al. (2024). New look at lampreys rewrites textbooks on origins of sympathetic nervous system. Nature. 该研究于2024年4月17日发表在《自然》杂志。本报道基于加州理工学院Marianne Bronner实验室的研究成果及对相关专家的采访。文中揭示的七鳃鳗交感神经元的存在及其分子特征，将交感神经系统的起源前推至无颌类脊椎动物。