基因组进化重塑羊膜动物脑细胞类型多样化的分子机制

来自Chen等研究人员构建了跨越龟类、斑胸草雀、鸽子、小鼠和猕猴的130万细胞单核RNA测序(snRNA-seq)图谱，揭示羊膜动物大脑细胞类型在进化中的保守与分化规律。研究发现端脑兴奋性神经元(EXs)和小脑细胞类型在鸟类与哺乳类间存在显著差异：鸟类EXs特异性表达SLC17A6而哺乳类新皮层表达SLC17A7，并鉴定出鸟类特有的SVIL+浦肯野细胞亚型，其通过KDM1A通路参与学习与昼夜节律调控。该研究阐明了基因组进化（如旁系同源基因变异和正选择基因）驱动脑功能适应性演化的分子机制。

　　

在长达3.2亿年的进化历程中，羊膜动物通过尚未完全阐明的遗传机制发展出复杂大脑与认知功能。这项研究通过跨物种单细胞分辨率空间转录组技术，系统解析了龟类、鸣禽、鸽子、啮齿类和灵长类端脑与小脑的细胞图谱，揭示细胞类型在进化树上的分化轨迹。尤为引人注目的是鸟类与哺乳类在兴奋性神经元(EXs)的分子特征差异：鸟类全脑EXs统一表达谷氨酸转运体SLC17A6，而哺乳类则在新皮层特异性启用其旁系同源基因SLC17A7，这种分化可能源于鸟类SLC17A7基因的功能丧失突变。更令人振奋的是，研究者发现鸟类小脑存在独特的SVIL阳性浦肯野细胞亚群，这些细胞富含正选择基因，并通过表观调控因子KDM1A（又称LSD1）参与高级认知与生物钟调节，暗示鸟类可能通过优化小脑神经回路来适应飞行等特殊行为需求。该成果为理解基因家族进化如何重塑神经细胞命运提供了范式，彰显了分子创新在物种适应性进化中的核心作用。