小点猫鲨(Scyliorhinus canicula)躯干肌早期分化的超微结构研究：揭示软骨鱼类肌发生的祖先特征与演化意义

本研究聚焦软骨鱼类代表小点猫鲨(S. canicula)的躯干肌早期分化过程，通过光镜与透射电镜(TEM)技术解析其体节(somite)的"玫瑰花结"样结构特征及肌原细胞分化动态。研究发现其体节分化模式与肺鱼、蝾螈等更接近，提示为脊椎动物肌发生的祖征；而肌生成(myogenesis)起始于体节腹侧的特征则与硬骨鱼类趋同，为理解脊椎动物肌肉演化提供了关键节点证据。论文发表于《Micron》，填补了软骨鱼类这一脊椎动物关键演化支系的肌发生研究空白。

　　

在脊椎动物演化史上，软骨鱼类（Chondrichthyes）作为现存最古老的颌类脊椎动物之一，其生物学特征对理解肌肉系统的起源与分化具有特殊意义。然而，相较于硬骨鱼类和四足动物模型，软骨鱼类尤其是鲨鱼的肌发生研究长期处于空白状态。这种知识缺口直接影响了科学家们对脊椎动物肌肉演化轨迹的完整认知。更值得关注的是，近期研究发现小点猫鲨肌肉组织对重金属污染物具有富集效应，使其成为海洋生态监测的潜在生物标志物，这进一步凸显了厘清其肌肉发育机制的必要性。

为破解这一科学难题，法国索邦大学与波兰弗罗茨瓦夫大学的研究团队合作，选取发育阶段15-30期的小点猫鲨胚胎，采用多尺度研究策略展开攻关。研究首先通过半薄切片甲基蓝染色进行光镜观察，结合透射电镜(TEM)解析细胞超微结构；同时运用ABC免疫过氧化物酶法检测增殖细胞核抗原(PCNA)，并采用Pax3/Pax7抗体进行免疫组化定位，以追踪肌肉祖细胞的时空分布特征。

3.1 体节发生与分化
研究发现小点猫鲨体节呈现独特的"玫瑰花结"样结构，其三角形上皮细胞呈放射状排列，顶端朝向体节中心。这种形态特征与肺鱼(Neoceratodus forsteri)和蝾螈类(urodeles)高度相似，却明显区别于硬骨鱼类的单层细胞包裹圆形中央细胞模式。超微结构显示体节细胞含大量卵黄板和线粒体，暗示其活跃的能量代谢状态。随着发育推进，体节分化为生皮肌节(dermomyotome, DM)、肌节(myotome, MT)和生骨节(sclerotome, SC)三个区室，其中DM形成背内侧唇(DML)和腹外侧唇(VLL)这一脊椎动物保守特征。

3.2 肌节细胞异质性
肌节区域存在两类形态迥异的细胞：一类为核质均匀的伸长细胞，另一类为染色质浓缩的瓶状细胞。研究者提出后者可能经历上皮-间质转化(EMT)，其瓶状形态是细胞从上皮层迁出的典型特征。这一发现为理解软骨鱼类肌肉祖细胞的迁移行为提供了首个超微结构证据。

3.3 肌管形成与生长
肌发生始于体节腹侧邻近神经管和脊索处，呈现明显的背腹梯度。初期肌原细胞通过融合形成多核肌管(myotube)，其肌原纤维沿肌管长轴排列，Z线结构清晰可辨。发育至30期时，肌节间出现梭形单核细胞，经PCNA标记证实为增殖态细胞。这些细胞表达Pax3/Pax7转录因子，超微特征显示核膜下异染色质聚集和粗糙内质网发达，符合卫星细胞(satellite cell)的鉴定标准，表明其参与肌肉肥大(hypertrophy)和增生(hyperplasia)过程。

讨论部分深刻揭示了小点猫鲨肌发生的"镶嵌演化"特征：其体节结构保留与四足动物共同祖先的祖征(plesiomorphic traits)，而腹侧起始的肌生成模式却与硬骨鱼类共享衍征(apomorphic traits)。这种演化发育的"二元性"为理解脊椎动物肌肉系统的多样化提供了关键节点证据。特别值得注意的是，Pax3/Pax7阳性卫星细胞的发现，将这一肌肉干细胞标记系统的演化历史推前至软骨鱼类分支，暗示其可能起源于颌类脊椎动物的共同祖先。

该研究首次系统描绘了软骨鱼类躯干肌发育的细胞图谱，不仅填补了脊椎动物肌发生研究的关键空白，更为理解肌肉疾病的演化根源提供了新视角。研究者特别指出，未来需结合单细胞测序等分子手段，进一步解析Shh信号通路在鲨鱼肌发生中的调控机制。这些发现对海洋生态毒理学研究也具有潜在价值，为评估污染物对软骨鱼类肌肉发育的影响建立了形态学参照系。