海兔身上發(fā)現(xiàn)了老年癡呆癥,、帕金森病基因
海兔,，這一生活在珊瑚礁上的甲殼類軟體動(dòng)物，盡管長(zhǎng)度僅為20厘米,，有2萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞,，早在多年前就被用作認(rèn)知腦和認(rèn)知行為的模式生物。近日,，神經(jīng)生物學(xué)家埃里克·坎德爾再次在海兔的神經(jīng)細(xì)胞中,，解讀出生物進(jìn)化的密碼：將海兔與人類大腦基因進(jìn)行比照研究后，發(fā)現(xiàn)兩種動(dòng)物有著共同的祖先,。這一研究成果發(fā)表在最近一期《細(xì)胞》雜志上,。
坎德爾等科學(xué)家指出，在進(jìn)化之初,，眾多生物有著共同的神經(jīng)元基因,，只是在物種演化進(jìn)程中，有些被遺失了,，有些卻依然保留,。除此，科學(xué)家還在海兔神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)與人類精神疾病相關(guān)的基因,，相似度高達(dá)70％以上,。科研人員希望由此能為治療老年癡呆癥,、帕金森病等帶來福音,。
大腦活動(dòng)的“代言人”
大腦是人身上最難研究的部分，卻也是人真正認(rèn)識(shí)自我所無(wú)法逃脫的領(lǐng)域,。長(zhǎng)期以來,，采取何種方式才能準(zhǔn)確研究人腦,，一直困擾著科學(xué)家。
在有關(guān)大腦研究過程中,，有過很多不得已的誤解,，大腦的神秘性也正在于此。就拿精神分裂癥來說,，人類歷史上第一個(gè)治療精神分裂癥的特效藥,，就是在誤解精神分裂癥病人大腦中多巴胺的分布情況下一直被用了50年。
正面攻擊存在難度,，科學(xué)家開始采取側(cè)面進(jìn)攻策略,。研究表明，不同物種的腦雖然在形態(tài)上迥然不同,，但是在基因水平上卻有很高的同源性,，從而使腦具有相似的基本功能。由此,，在腦與認(rèn)知科學(xué)中選擇何種模式生物就成為至關(guān)重要的一環(huán),。
2000年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主坎德爾教授選擇了海兔作為模式生物,，成功地將各種行為包括將來的學(xué)習(xí)行為與可塑性結(jié)合起來進(jìn)行研究,，確定了短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)記憶是如何儲(chǔ)存在神經(jīng)系統(tǒng)中的。
海兔,，是一種海洋無(wú)脊椎動(dòng)物,。上世紀(jì)中葉，神經(jīng)科學(xué)研究已經(jīng)知道海馬體在記憶形成過程中發(fā)揮著核心作用,。但是盡管如此,，要想在擁有1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的人腦中研究記憶的形成依然難度極大。在這以后的20多年中,，研究人員還是沒有弄清楚其中的原因,。
停滯了20多年后，坎德爾獨(dú)辟蹊徑,，選擇了只有2萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的海兔作為自己的實(shí)驗(yàn)對(duì)象,。坎德爾指出生物學(xué)中關(guān)于記憶儲(chǔ)存這一塊就像一個(gè)黑洞,，在25年前我們對(duì)它幾乎一無(wú)所知,。而海兔這種海洋生物的神經(jīng)細(xì)胞相當(dāng)大，研究人員不需借助顯微鏡,，即可用肉眼觀察到,。事實(shí)上，坎德爾剛提出用簡(jiǎn)單生物來解決復(fù)雜問題的模式時(shí),，遭到了許多人懷疑,，與坎德爾共事多年的一位同事說：“這在當(dāng)時(shí)是個(gè)很大膽的工作,，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人都還在研究很基本的問題。”
不過,，正如坎德爾所分析的,，海兔成為研究大腦的黃金模式生物，在某種程度上,，海兔成為大腦活動(dòng)的代言人,，至少在短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)記憶是如何儲(chǔ)存在神經(jīng)系統(tǒng)中這一復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)上是這樣。而埃里克·坎德爾,，也正由于在研究記憶形成的分子機(jī)制上取得的成就,，獲得了2000年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
海兔也有老年癡呆癥
自此,，海兔的神經(jīng)細(xì)胞更是被科學(xué)家搬進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室,。對(duì)海兔神經(jīng)元的研究，提示了大量有關(guān)單個(gè)神經(jīng)元行為和神經(jīng)網(wǎng)相互關(guān)系的知識(shí),。由此,，有人推測(cè)，人類復(fù)雜的大腦功能也許只有在海洋無(wú)脊椎動(dòng)物簡(jiǎn)單神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上才能最后弄清楚,。而作為開創(chuàng)這一模式生物的元老坎德爾也沒放棄對(duì)海兔的研究,。此次，坎德爾和同事在對(duì)海兔與人腦神經(jīng)元進(jìn)行深入研究后,，發(fā)現(xiàn)海兔存在與人類帕金森病等精神疾病相似的基因,。
在動(dòng)物王國(guó)里，海兔的腦細(xì)胞或者說神經(jīng)元是最大的,，有一毫米的大小,。坎德爾與佛羅里達(dá)大學(xué)的萊歐尼德·莫洛澤（LeonidMoroz）組成了一個(gè)研究團(tuán)隊(duì),，科研人員用16英寸長(zhǎng)的加利福尼亞海兔作為研究對(duì)象,。“直到現(xiàn)在，我們對(duì)基因是否令神經(jīng)元彼此不同,，還是所知甚少,，”坎德爾表示。海兔擁有幾種記憶的能力,，也一直在用作研究記憶的模式生物,，而大腦研究早已發(fā)展到基因?qū)用妫愃评夏臧V呆癥,、帕金森病等神經(jīng)疾病,，均與基因有關(guān)。也許現(xiàn)在該換換思路了。
這一轉(zhuǎn)化,，又有了吃驚的發(fā)現(xiàn),。研究人員發(fā)現(xiàn)，在海兔的腦細(xì)胞中共有1萬(wàn)種基因,。研究人員在分析了168種神經(jīng)疾病的146個(gè)基因后發(fā)現(xiàn),，在海兔的神經(jīng)元中也發(fā)現(xiàn)了相關(guān)的104個(gè)基因，相似度高達(dá)70％以上,。老年癡呆癥,、帕金森病的基因都在海兔中有所發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家相信,，這將為人類攻克老年癡呆癥等精神疾病提供更好的研究方向，有助于理解,、預(yù)防和治療相關(guān)性神經(jīng)和精神疾病,。
更為奇妙的是，即使人類與海兔在5億3000萬(wàn)年前就已有了獨(dú)立進(jìn)化線路,，然而海兔的基因與人類的基因相似度,，遠(yuǎn)甚于蒼蠅和蠕蟲。研究人員解釋道,，或許在物種進(jìn)化之初,，都發(fā)育大體相似的神經(jīng)系統(tǒng)，擁有相似的基因,。只是在此后漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中,，這些基因被一些物種遺失了,，卻也在一些物種中得到保存,。海兔與人類就是這種保留原始基因的物種。由此也更進(jìn)一步證明,，用海兔研究人類大腦的神經(jīng)元,、基因，確實(shí)能告訴我們大腦的秘密,。
