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很可能你没有听说过这类动物的名称，因为它们太不起眼了。它们非常小——大约一粒芝麻那么大，浑身透明，生活在海洋中，主要以岩石表面的藻类和微生物为食。
这些小东西被称为扁盘动物（placozoan），顾名思义，是一种全身呈扁平薄片状的动物，形似变形虫，没有组织和器官，更没有神经系统，通过表面的纤毛摆动进行运动，可以说是地球上身体结构最为简单的多细胞动物类群之一。
▲扁盘动物与其他动物的系统发育关系（图片来源：参考资料[1]）
扁盘动物大约8亿年前首次出现在地球上，与栉水母（Ctenophora）、多孔动物（Porifera，也称海绵动物）、刺胞动物（Cnidaria，包括水母、珊瑚虫等），两侧对称动物（Bilateria，所有其他动物，包括人类在内）同属动物界的五大分支。
西班牙巴塞罗那科学技术研究所（BIST）的Arnau Sebe-Pedros博士对这些简单的原始生物很感兴趣，尤其是它们的细胞类型。
扁盘动物由几千个细胞组成，单纯根据形态可分为九种不同类型的细胞，其中并没有神经细胞。Sebe-Pedros博士和同事们应用了前沿的高通量染色质分析和单细胞基因组学技术，并结合先进的计算方法，对扁盘动物的细胞类型展开了前所未有的普查。
研究团队新近发表在《细胞》杂志的论文介绍，他们绘制出一张细胞图谱，根据基因表达的特征，详细标注出了四种扁盘动物的所有细胞类型，每种类型有什么作用，以及这些细胞之间如何协同工作。
这张图谱显示，在九种主要细胞类型之间，有许多“中间类型”的细胞，它们似乎正在从一种类型向另一种类型转变的过程中，使负责进食、移动等不同功能的细胞类型在不断生长和分裂的过程中保持微妙的平衡。
▲扁盘动物的细胞图谱揭示了它们的细胞类型（图片来源：参考资料[1]）
然而，还有一些特殊的细胞更吸引研究人员的目光。它们既不属于中间类型，也没有生长或分裂的迹象，与所有其他类型的细胞都不同。这些细胞能分泌出小片段的肽，研究人员称之为“肽能细胞”（peptidergic cell），具体来说一共找到了14种不同的肽能细胞。
肽能细胞的特征让研究人员联想到了我们非常熟悉的一类细胞，也是人体中极为特殊和重要的一类细胞：神经元。
尽管我们现在认识的神经元要在扁盘动物诞生数百万年之后才出现在更高级的动物中，但研究人员发现，肽能细胞从三个方面与神经元具备相似之处。一是这些细胞的分化过程，包括接收到的发育信号，与新生神经元的形成过程十分相似。
其次，肽能细胞成套表达的许多基因，或者称基因模块，是神经元突触前（pre-synaptic）结构所必需的。突触是神经元网络的信息传输节点，突触前构成了信息输出端，突触后则是信息输入端。扁盘动物的细胞缺少突触后的组件，但肽能细胞已经初具突触前的雏形。
▲扁盘动物的肽能细胞表达多种突触前结构组分（图片来源：参考资料[1]）
另外，研究作者通过计算表明，扁盘动物细胞之间的相互交流利用了一套特殊的蛋白：GPCR（G蛋白偶联受体）。GPCR检测到细胞外的信号分子后，便在细胞内启动一系列反应。肽能细胞表达的神经肽便可作为激活GPCR的外部信号。而这些神经肽也与神经元在许多生理过程中使用的化学信使一致。
“这些相似之处让我们震惊。”研究论文的主要作者之一Sebastián R. Najle博士总结说，“扁盘动物的肽能细胞与原始神经细胞有许多相似的地方，尽管两者还不一样。我们仿佛看到了演化长途的一个中间过程。”
▲扁盘动物的肽能细胞与神经细胞的三大相似之处（图片来源：参考资料[1]）
研究人员猜测，神经元的“祖先”可能与如今扁盘动物分泌肽段的肽能细胞十分相像，它们利用神经肽交流，后来具备了创建突触后结构的新基因模块，形成了轴突和树突的结构，还装备了可以快速产生电信号的离子通道，最终诞生了现在的神经元——为人类引以为傲的大脑奠定基础。
当然，完整的故事发展仍有待考证。神经系统的演化或许比现在所知的更为复杂。不久前，一篇发表在《科学》杂志的论文刚刚通过研究栉水母发现，动物神经系统（甚至包括神经元）的起源很可能不止发生了一次。
"扁盘动物没有神经元，但现在发现，它们与我们的神经细胞有着惊人的分子相似性；栉水母有神经网，与我们的神经网络有关键的差异，也有相似之处。”此次研究的另一名主要作者Xavier Grau-Bové博士如此总结。
科学家们相信，随着单细胞基因组学等新技术的发展，在不起眼的古老动物身上，我们将逐渐揭开有关神经元起源和生命进化的未解之谜。
参考资料：
[1] Najle et al., Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution, Cell (2023), https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.08.027
[2] Tiny sea creatures reveal the ancient origins of neurons. Retrieved Sep. 19, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1001544