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在光照而不是食物刺激下 大脑可能已经进化为调节消化

许多生命形式都将光用作重要的生物信号,包括具有视觉和非视觉系统的动物。但是现在,来自的研究人员发现,神经元细胞可能最初已经根据光信息进化为调节消化。

在本月发表于BMC Biology的一项研究中,筑波大学的研究人员发现,海胆利用光来调节幽门的打开和关闭,幽门是消化道的重要组成部分。

依赖光的系统通常依赖于Opsin家族中蛋白质的活性,并且在整个动物界都可以找到它们,包括在具有视觉和非视觉系统的生物中。了解视蛋白在不同分类组的动物中的功能可能会提供重要的线索,说明视觉/非视觉系统如何在不同的生物中进化,从而将光用作外部信号。视蛋白在包括海胆在内的动物的无动物纲动物群中的功能尚无定论,这是研究人员旨在解决的问题。

研究的资深作者矢口俊介教授说:“眼睛和视觉系统的功能已被很好地表征。” “但是,在整个进化过程中获取和依赖光的系统的方式尚不清楚,特别是在氘化口罩中,因为缺乏有关Ambulacraria组信号通路的数据。”

为了解决这个问题,研究人员测试了光照是否会导致海胆的消化道活性发生变化。然后,他们进行了显微外科手术和基因敲低实验,以测试海胆消化系统中的视蛋白细胞是否介导了光的作用。

矢口教授解释说:“结果提供了关于视蛋白在海胆中的作用的新信息。” “特别是,我们发现即使没有食物刺激,通过光照刺激海胆幼虫也会引起消化系统功能的改变。”

此外,研究人员在表达Opsin的细胞附近发现了脑血清素能神经元,这是介导光刺激一氧化氮释放的关键,而一氧化氮是一种神经递质。

Yaguchi教授说:“我们的结果对于理解进化过程具有重要意义,特别是通过神经递质控制的光依赖性系统的进化过程。”

数据表明,大脑神经元的早期功能可能是我们进化祖先对消化道的调节。由于食物的消耗和营养的吸收对生存至关重要,因此开发先进的脑肠调节系统可能是动物进化的重要一步。

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