由两个起点构建的大脑
问大多数人人类大脑是如何形成的，你会听到一个关于单一器官在数百万年间不断变大、自我折叠并慢慢获得新能力的故事。但《新科学家》的报道指出了一个更奇怪的可能性：我们大脑的前部和后部在胚胎发育过程中由不同的祖细胞组装而成，这种分工表明该器官的两半最初是独立的神经系统，后来才合并在一起。
这是一个仅凭细胞谱系难以支撑的重大主张，因此有必要精确说明其含义。这一观察是发育层面的，而非行为层面的。它并不主张大脑在日常生活中像两个器官一样运作，也不认为两个半球是独立的。它主张的是，构建前部和后部区域的原材料来自胚胎中不同的来源——而这种分裂传递了关于深层进化历史的信息。
证据显示了什么
祖细胞是身体中未特化的起始材料储备。在发育过程中，它们分裂并产生构成神经组织的神经元和支持细胞，它们所遵循的指令塑造了后续的一切。研究人员一直在探究的问题是：这些细胞最初来自哪里。
答案似乎是：并非都来自同一处。并非一个统一的祖细胞池在正在形成的神经系统中分配任务，而是大脑的前部和后部区域可追溯到不同的祖细胞群体。一个器官的两端，两种不同的祖先来源。
为何胚胎起源具有进化意义
发育生物学长期以来将胚胎起源视为祖先线索。来自同一祖细胞群体的结构通常被视为亲属，无论它们在成年动物中看起来多么不同。而具有独立起源的结构则被更谨慎地对待，因为它们的相似性可能反映的是趋同解决方案，而非共同遗传。
当大脑的前部和后部来自不同的谱系时，最直接的理解是它们曾经是独立的实体。按照这种观点，胚胎不仅仅是在构建一个大脑——它是在重演一次更古老的合并。
两个神经系统，一个颅骨
标题所暗示的含义是：人脑是一个复合体——一个前部神经系统和一个后部神经系统，各自有其发育起源，在进化时间中融合为单一结构。一个用于感知环境和触发反应的简单系统会处理一类问题。另一个适应不同需求的系统则会处理另一类问题。最终两者被包装在一起，而接缝仍然可以通过组织构建的方式被检测到。
- 不同的祖细胞池指向不同的祖先结构。
- 合并会使大脑成为一个复合器官，而非单一发明。
- 如果这种分裂很古老，那么同样的胚胎模式应该出现在其他动物中。
- 前部和后部的差异应该超出它们所执行的功能。
前部和后部已经看起来不同
神经科学从未将大脑视为一个均匀的团块。前部区域与计划、决策和运动排序相关，而更靠后的结构则处理感觉中继、平衡、呼吸和其他自动过程。这些划分本身已有充分记录。
新框架增加的是对这种安排的可能解释。如果大脑的两端也有不同的发育根源，那么功能差异就不仅仅是一种组织承担不同任务的问题。它们可能反映了两个不同的系统，各自有其历史，被并排投入使用。
对医学和研究可能意味着什么
起源故事并非出于无聊的好奇。知道哪个祖细胞群体构建哪个区域，为研究人员提供了一种方式，可以就那些优先侵袭大脑前部或后部的疾病提出更尖锐的问题。如果这两个区域来自不同的谱系，它们可能具有不同的脆弱性、不同的修复能力和不同的损伤反应。
这一想法对实验室工作也很重要。从干细胞培养简化脑组织的科学家需要知道他们实际复制的是哪个祖细胞群体，以及某个培养物是在模拟前部系统、后部系统还是混合物。复合大脑比单一均匀的大脑更难模仿，该领域需要考虑到这一点。
仍未解决的问题
这一主张具有挑衅性，许多问题仍有待确定。直接的问题包括：
- 两个祖细胞群体之间的边界究竟在哪里，它有多稳定？
- 两个谱系在发育过程中是否交流，还是独立组装后再连接？
- 同样的分裂是否出现在其他脊椎动物中，这将把合并的时间推得更远？
- 一个给定细胞的起源能否与其在成熟大脑中的最终功能联系起来？
- 这种安排是否改变了我们应该如何分类大脑区域，还是仅仅是构建的细节？
这些都是可检验的问题，而非解释问题。这正是该发现的有用之处：它为该领域提供了一个新的轴，用以分类细胞、区域和疾病。
底线
人脑可能不是一个具有单一起源故事的器官。《新科学家》报道的证据表明，其前部和后部在胚胎中由不同的祖细胞构建，这意味着两个原始神经系统在我们进化历史的某个时刻走到了一起，此后一直作为一个单一单元运作。
无论这种解读能否经受进一步审视，前进的方向是明确的。进化历史不仅写在化石和基因组中——它也写在胚胎自我组装的方式中，一个细胞一个细胞地，早在任何类似思想的东西出现之前。
本文基于《新科学家》的报道。阅读原文。
Originally published on newscientist.com
