秀丽隐杆线虫:为什么每条都正好 302 个神经元?

一条只有 1 毫米长的小虫,却有极其精确的神经元数量

如果你在显微镜下观察秀丽隐杆线虫(C. elegans),会发现一件神奇的事:几乎每条成年线虫的神经系统都正好有 302 个神经元,一个不多,一个不少。这在动物界是绝无仅有的。

为什么能这么精确?

线虫是完全固定谱系(invariant cell lineage)的生物——它的每一个细胞分裂、每一个细胞的命运,都是完全可预测的。从受精卵开始,细胞分裂的路径、哪个细胞会变成神经细胞、哪个会变成肌肉细胞、哪个会在发育中凋亡,全部按固定程序执行。

这意味着:科学家可以在受精卵的某个分裂阶段,准确知道下一代哪个位置会产生哪个神经元。C. elegans 是目前唯一被完整绘制了细胞谱系图(所有细胞的祖先关系)和神经连接图(connectome)的多细胞生物。

那人类为什么不这样?

因为人类需要更大的灵活性。你身体的神经细胞数量有几十亿,不可能精确控制每个。而且大脑需要根据个人经历建立不同的神经连接——如果完全固定,就没有个体差异,也没有学习和记忆了。

C. elegans 的策略是小而精、精确控制;人类的策略是大而全、灵活变化。两者都是进化的成功之道,只是走了不同的路。

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