記者從深圳華大基因科技有限公司（簡稱“華大”）獲悉，3月29日，中國海洋大學(xué)聯(lián)合青島華大基因研究院，利用華大自主研發(fā)的時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，以柄海鞘的內(nèi)柱器官為研究對象，繪制了高質(zhì)量的空間分辨率單細(xì)胞圖譜，全面解析了海洋動物咽部器官的細(xì)胞類型和潛在功能特征，為揭示脊椎動物咽部器官的潛在演化起源提供了重要信息。相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

低等脊索動物具有一類獨有的咽部器官，即內(nèi)柱。頭索動物和尾索動物的內(nèi)柱器官位于成體腹側(cè)，而脊椎動物圓口綱的內(nèi)柱器官僅存在于幼體階段，隨發(fā)育變態(tài)形成甲狀腺濾泡。

以往的研究普遍認(rèn)為，低等脊索動物的內(nèi)柱器官具有輔助動物濾食的功能，而且是脊椎動物的甲狀腺器官在演化上的前體器官。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，后口動物咽部內(nèi)胚層在咽器官發(fā)育中具有核心作用，然而，脊椎動物與低等脊索動物咽部器官在演化發(fā)育上是否具有連續(xù)性仍未有深入研究。

在該研究中，團(tuán)隊通過整合空間和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組兩種相互補充的技術(shù)，構(gòu)建了首個柄海鞘內(nèi)柱器官高質(zhì)量空間分辨率單細(xì)胞圖譜，結(jié)合形態(tài)學(xué)和基因表達(dá)特征，進(jìn)一步解析了內(nèi)柱器官細(xì)胞類群及功能的多樣性。

團(tuán)隊在海鞘的內(nèi)柱器官中發(fā)現(xiàn)了一個類血淋巴區(qū)域的細(xì)胞類群，并鑒定出一個位于內(nèi)柱致密組織區(qū)的類毛細(xì)胞類群，該細(xì)胞類群與脊椎動物內(nèi)耳毛細(xì)胞具有表達(dá)特征的高度相似性；同時，團(tuán)隊揭示了內(nèi)柱類甲狀腺區(qū)域不同成熟狀態(tài)細(xì)胞共存的特征。

此外，研究人員還將海鞘的單細(xì)胞圖譜與脊椎動物的相關(guān)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，海鞘作為脊索動物，其內(nèi)柱與多種脊椎動物的咽器官存在基因特征的相似性。

該研究首次在海洋動物演化發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域運用了前沿的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，高通量地鑒定了演化上獨特的咽部器官的細(xì)胞類群組成。為了解多種具有重要演化地位及海洋獨特生物類群的組織器官提供了較好的方法學(xué)參考，也為了解咽部器官起源提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。

相關(guān)論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi9035