单细胞转录组学揭示了爬行动物和两栖动物脑中的演化创新

爬行动物和两栖动物脑中的演化创新已在4项研究中通过比较单细胞转录组学而得以揭示。虽然脊椎动物的脑演化在传统上侧重于不同物种脑区的相似性，但这项新研究凸显了细胞类型演化在脊椎动物脑创新中所起的作用。在过去的几年里，在小鼠的特化脑区中已经发现了数百种不同类型的细胞。然而，如此多样化的细胞类型和脑区是如何演化的则仍属未知。研究人员在此于4项研究中用单细胞和空间转录组学来研究爬行动物和两栖动物在脑部层级的细胞类型演变，旨在更好地理解这种多样性的演化根源。

        在第一项研究中，David Hain和同事用单细胞转录组学为鬃狮蜥创建了一幅全脑细胞图谱，并将其与小鼠的全脑细胞图谱进行了比较。Hain等人发现，这两个物种中的宽泛定义脑区中的细胞彼此对应，表明它们有着深度保守的区域特异性基因表达特征。然而，当以更高的分辨率绘制该图谱时，作者在几乎每一脑分区中都观察到各物种有着殊异的细胞类型。在保守脑区内存在保守的和新颖的细胞类型表明，脑细胞类型具有演化可塑性，它们能够独立地演化出新的创新性表达特征和功能。

        其它3项研究对这些发现进行了扩展，它们侧重于两栖动物的端脑；在哺乳动物的端脑中含有在两栖动物端脑中缺如的分为6层的新皮质。Jamie Woych和同事对这些发现进行了扩展，但重点放在两栖动物的端脑；哺乳动物的端脑包含分为6层的新皮质，而后者在两栖动物中则缺如。Woych等人拼装了该脑区的细胞类型图谱，旨在记录使其与其它脊椎动物的脑部进行区分的演变创新。Katharina Lust和同事及Xiaoyu Wei和同事报告了对墨西哥钝口螈（Axolotl）端脑进行的单细胞分析；他们对墨西哥钝口螈的脑为什么比哺乳动物的脑的再生能力要大得多给予了特别关注。Dylan Faltine Gonzalez和Justus Kebschull在一篇相关的《视角》中写道：“这些研究凸显了将通常保留给小鼠的高效能转录组学方法应用于非标准模型的潜力。这些文章中的每一篇都产生了大量的单细胞且常常为多模态的数据集，并挖掘了可公开获得的数据；它们展示了数据共享的重要性以及积累多个物种单细胞数据进行演化比较的效能。”