近日，辽宁师范大学七鳃鳗研究中心逄越课题组联合中国科学院昆明动物研究所宿兵团队、华大生命科学研究院刘石平团队，在国际顶级学术期刊《Science》（IF=47.3）以封面文章发表题为《Lamprey 3D single-cell transcriptomics reveals ancestral and specialized features of the vertebrate brain》的研究论文。以七鳃鳗这一脊椎动物关键演化节点物种为研究对象，构建了首个七鳃鳗全脑三维空间单细胞分子图谱，系统揭示了脊椎动物脑复杂性起源与演化的关键机制，为理解脊椎动物脑三维结构形成及功能多样化提供了重要证据，也标志着我校七鳃鳗研究工作迈入国际领先行列。

复杂脑的形成是脊椎动物演化史上的关键创新之一，但其祖先状态及后续特化过程长期缺乏系统认识。七鳃鳗作为约5亿年前与有颌类脊椎动物分化的现存无颌类代表，保留了大量祖先特征，是解析脊椎动物脑起源与演化机制的重要模式动物。通过跨物种比较分析发现七鳃鳗与小鼠在多个脑区的基因表达特征、神经发生轨迹及核心细胞类型方面高度保守，表明脊椎动物共同祖先已具备复杂且高度区域化的脑结构。同时，七鳃鳗特有的神经元类型和穆勒细胞，以及哺乳动物复杂的大脑皮层结构，则揭示了不同脊椎动物谱系在长期演化过程中形成的独特脑分化路径。进一步研究揭示了脊椎动物神经元由“兼职”向“专职”的演化规律。研究发现，早期脊椎动物脑中广泛存在兼具兴奋性和抑制性特征的AEN神经元，而随着演化进程推进，功能特化的兴奋性神经元和抑制性神经元逐渐成为有颌类脑中的主导细胞类型。这一转变与脊椎动物第二轮全基因组复制（2R）事件在时间上高度吻合，提示2R事件可能是推动神经元功能分化和细胞类型多样化的重要驱动力。此外，针对长期存在争议的脊椎动物小脑起源问题，研究团队在七鳃鳗“小脑样区域”中发现了一类与斑马鱼小脑中间神经元高度相似的细胞群，表明无颌类脊椎动物已具备原始小脑雏形，为有颌类复杂层状小脑结构的演化提供了重要线索。该研究系统揭示了脊椎动物脑演化过程中“深度保守”与“谱系创新”并存的双重规律，构建了理解脑起源与复杂化的新演化模型，为阐明脊椎动物大脑起源、脑区复杂化、神经细胞类型演化及神经系统功能创新的机制提供了重要理论依据和数据资源。

七鳃鳗脑的三维转录组图谱与脊椎动物脑进化

本研究由七鳃鳗研究中心逄越教授担任共同通讯作者，李军副教授担任共同第一作者，卢佳丽讲师、杜泽宇讲师等共同参与完成。该研究得到国家自然科学基金重点项目“基于七鳃鳗脑发育多组学图谱研究脊椎动物脑起源的遗传机制”资助（NO：32230014）。这篇论文的发表实现了学校在国际顶级学术期刊《Science》发表研究成果的历史性突破，也为建校75周年献上一份厚重的学术贺礼，七鳃鳗研究中心经历26年的建设和发展已经成为国内一流和国际上有重要影响力的学术团队。

文字：逄越

编辑：李朝明

审核：崔然吉