说到脑细胞，一种尺寸并不适合所有的细胞。神经元的形状、大小各不相同， 含有不同类型的大脑化学物质。但是他们是怎么做到的呢?《自然》杂志的一项新研究表明，蠕虫体内所有神经元的身份都与一个基因家族的独特成员相关联，该基因家族控制着将DNA指令转化为蛋白质的过程，即基因表达。这项研究的结果可以为理解包括人类在内的许多其他动物的神经系统是如何进化的提供基础。这项研究是由美国国家卫生研究院下属的国家神经紊乱和中风研究所(NINDS)资助的。

 

“所有动物的中枢神经系统，从蠕虫到人类，杏耀资金都是极其复杂和高度有序的。大量神经细胞类型的产生和多样性是由基因表达驱动的，”NINDS的项目主管罗伯特·里德尔博士说。“因此，考虑到我们在整个神经系统中看到的细胞多样性可能仅仅来自一组基因，这是令人惊讶和兴奋的。”

 

由纽约哥伦比亚大学生物化学和分子生物物理学教授奥利弗·霍伯特博士和研究生莫莉·b·赖利领导的研究人员想知道线虫的脑细胞是如何形成它们不同的形状和功能的。在这些实验中，研究人员使用了一种基因工程蠕虫，其中每个神经元都有颜色编码。此外，绿色荧光蛋白的编码序列被插入到同源箱基因中，这是一组高度保守的基因，已知在发育过程中发挥基本作用。同源箱基因表达模式是通过检测荧光标记的模式来确定的。

 

霍伯特博士的团队发现，在整个蠕虫神经系统中，每种类型的神经元都包含一组独特的同源框蛋白质。换句话说，每个神经元的身份都可以追溯到同源框基因的特定组合，这些基因的开启或关闭。

 

同源箱基因最初被发现是为了确保身体各部分在其适当的位置上发挥作用。这些基因已经在所有的动物物种，以及植物和真菌中被发现。同源框基因包含了生成转录因子的指令，转录因子是控制其他基因活性的蛋白质。

 

成年秀丽隐杆线虫的神经系统包含302个神经元，可分为118个类型。霍伯特博士的团队确定了70个同源箱基因参与了神经元类型的特征。此外，进一步的分析表明，同源框编码可以用于神经元的细分。例如，附加分析不仅确定了一个细胞是运动神经元， 注册杏耀平台的理由 ，而且还确定了它位于腹侧神经束的位置，腹侧神经束是蛔虫的脊髓。

 

“神经元的多样性可能是由区分大脑中单个细胞类型的基因家族驱动的，杏耀平台”霍伯特博士说，“这种安排很简单，一个基因家族就可以解释所有的脑细胞类型。”从这个简单的“条形码”基因家族中产生的复杂性表明，同源框基因在神经系统的进化中具有潜在的作用。”

 

未来的研究将研究其他生物的脑细胞是否也能被特定的蛋白质编码识别。此外，研究人员将检查改变密码对神经元的身份和功能的影响。