
灵长类大脑皮层的扩张和结构复杂化,是演化生物学关注的核心问题。该过程与外侧脑室下区(outer sub-ventricular zone, OSVZ)密切相关,这一区域富含神经前体细胞,为灵长类大脑皮层神经元的大量产生提供了重要基础。然而,驱动OSVZ在灵长类中形成的遗传基础尚不完全清楚。基于此,中国科学院昆明动物研究所石磊团队以树鼩为模型,通过转录组学多物种比较和功能实验,为理解这一演化关键步骤提供了新的视角。
树鼩(tree shrew)在演化关系上较啮齿类更接近灵长类,虽然其大脑属于平滑脑,但却拥有类似灵长类的OSVZ结构。这种介于啮齿类与灵长类之间的过渡表型,使其成为探索灵长类皮层起源的独特模型。研究团队应用激光显微切割技术,对树鼩胎儿大脑皮层不同区域在大脑发育的三个关键阶段E28、 E37以及E42进行了精细取样和转录组测序,绘制了树鼩大脑皮层发育的时空表达图谱。多物种比较分析发现细胞周期相关基因在树鼩OSVZ中已表现出活跃的调控作用,提示促进神经祖细胞增殖的核心分子机制在OSVZ演化中较为保守,这可能构成树鼩与灵长类OSVZ共同的发育基础;而与细胞外基质相关的信号通路基因,则仅在灵长类OSVZ中特异性富集,提示灵长类OSVZ所特有的微环境条件可能为其后续皮层扩张和折叠提供了关键的细胞基础。研究进一步对KRAB锌指蛋白ZNF转录因子进行了分析,发现ZNF664在树鼩和灵长类OSVZ中均呈现高表达特征。进一步,在小鼠胎脑室下区(subventricular zone, SVZ)过表达ZNF664后,能够显著促进中间前体细胞的增殖,提示ZNF蛋白可能参与了灵长类OSVZ的演化扩增。
这项研究初步揭示了树鼩与灵长类在OSVZ发育形成过程中保守和特异性的分子通路,为认识灵长类皮层复杂性的逐步演化提供了新的依据。
该研究由昆明动物所石磊团队完成,相关研究成果发表于国际期刊Communications Biology上。昆明动物所博士研究生胡庭为第一作者,中南大学博士研究生文阳宣,昆明动物所助理研究员谭玉莲、博士研究生孔一帆、中南大学教授袁玲以及加州大学的教授Soojin Yi参与了该项研究。石磊为该研究的唯一通讯作者。
该研究得到了国家重点研发计划、云南省基础研究计划-重点项目、国家自然科学基金、云南省科学技术厅科技重大项目、中国科学院率先行动计划以及云南省“兴滇英才支持计划”等项目的支持。

