脊椎动物复杂大脑的演化历程长期笼罩在迷雾之中，远古祖先的脑结构因缺乏直接研究材料而难以追溯。近日，一项突破性研究为破解这一谜题提供了关键线索——科研团队成功构建了首个无颌类脊椎动物的全脑三维分子图谱，揭示了脊椎动物脑演化的深层规律。
研究聚焦于七鳃鳗这一特殊物种。作为现存最原始的无颌脊椎动物，它们被称为“活化石”，其身体特征在3.6亿年间几乎未发生显著改变，与人类所属的有颌类祖先在约4.5亿年前分道扬镳。这种演化上的保守性，使其成为追溯原始脑结构的理想模型。科研团队通过整合空间转录组与单细胞核测序技术，对超过46万个脑细胞进行深度解析，首次划分出14个核心脑区，并精准识别出209类具有独特空间位置与基因表达特征的细胞群，最终搭建起全球首个无颌类全脑三维分子图谱。
对比研究成为破解演化密码的关键。当科学家将七鳃鳗的脑图谱与小鼠进行跨物种比较时，一个惊人发现浮出水面：尽管两种动物在演化树上相隔数亿年，但其多个脑区的功能与基因表达模式却高度相似。这一现象表明，脊椎动物的共同祖先早已具备分区清晰、分子调控复杂的大脑框架，其基础布局在5亿年前便已基本定型。与此同时，不同演化分支在保留祖先特征的基础上，又独立发展出特有脑细胞类型，进一步印证了脊椎动物脑结构在演化中既保守又创新的双重特性。
研究还揭开了更多演化细节。在七鳃鳗的脑组织中，科研人员发现了一种名为AEN的“兼职神经元”，这类细胞可能同时具备兴奋与抑制双重功能，在早期脊椎动物中占据较高比例。更令人瞩目的是，七鳃鳗后脑中存在与鱼类小脑神经元分子同源的细胞集群，这一发现证实无颌类已演化出弥散分布、无分层的小脑雏形，为后续有颌类动物层状、精细化小脑结构的出现奠定了基础。
目前，这项研究构建的三维图谱数据已向全球科研界开放共享。这一资源不仅为脊椎动物脑起源与多样化演化提供了新的细胞学与分子演化框架，更成为神经发育、脑疾病机制等领域研究的重要参考，推动着人类对自身大脑演化历程的认知不断深入。
