過去的 15 年中，科學家們探索了心臟和大腦之間的發展聯絡。例如，在 2010 年，研究人員發現，小鼠胚胎中分裂和分化形成心臟的細胞與喉嚨和下頭的肌肉細胞來自同一個細胞池，兩者的關鍵部件的來源是有同一處。
心頭連線的開端—— 海鞘?
實際上，胚胎的頭心連線早於脊椎動物的進化起源，甚至可能早於頭本身。研究人員在研究海鞘時偶然發現了這種聯絡，這種海鞘是一種水滴狀、久坐不動的海洋生物，被發現附著在海底，它們有兩個開口——一個用於吸水，另一個用於將水噴出——因此得名。海鞘屬於一組無脊椎動物，稱為被囊動物，儘管它們有許多差異，但它們是脊椎動物的近親。被囊動物沒有真正的頭部，但頭部和心臟之間的進化聯絡在它們身上卻很牢固。
圖片來源:百度百科
研究人員在海鞘胚胎中發現了一組細胞，這些細胞分裂和分化形成心臟和肌肉，其結構類似於脊椎動物喉嚨的一部分。這表明，數億年前，在這兩個譜系彼此分離之前，就產生了一種頭心聯絡。現在，研究人員正試圖確定這種聯絡可以追溯到多遠，以及它是否出現在一種類似於海鞘的不動、無頭的動物身上，或者是一種在游泳時面向前方、頭部隨著它的進化而進化的動物。
被囊動物是脊椎動物的祖先？
在脊椎動物中，心臟是一個獨特的、分層的器官，具有節奏的流入和流出部分。
2006年的時候，基於對數十種脊索動物的遺傳分析，發現與脊椎動物關係最密切的是被囊動物，這有點讓人震驚，因為海鞘看起來像是一大團口香糖。但不可否認，海鞘的心臟的確具有一定的相似性，並且很複雜。在被囊動物不起眼的外表之下，是一個分層的 V 形心臟，周圍環繞著螺旋形的肌肉纖維，這些肌肉纖維以一種漸進的、絞擰的方式收縮器官，使液體保持朝著一個方向流動，同時心臟也可以逆轉流動的方向。
圖片來源:知乎
2000年代初期，戴維森對海鞘胚胎進行了基因操作，使表達Mesp基因（與脊椎動物心臟形成的基因） 的細胞在熒光燈下發出綠光。當他在顯微鏡下觀察胚胎時，一團大約 16 個將在發育後期形成心臟的細胞亮了起來。
2005 年的一天早上，研究員克里斯蒂安試圖重複戴維森的試驗，他在顯微鏡下觀察胚胎後離開了校園。當他晚上再次觀察的時候，發現一些發光的綠色細胞已經遷移到胚胎的另一側，它們在動物發育中的咽部附近形成了一個環。在成年海鞘中，咽部充滿水，將浮游生物過濾到消化系統，然後釋放其餘部分噴出。在脊椎動物中，咽是喉嚨的一部分。魚用它們的嘴來處理從張開的嘴裡吞下的水。接著，克里斯蒂安與他的同事一起進行了第二次實驗。這一次，他們製造了表達脊椎動物下頜形成相關基因的細胞——Islet and Tbx1/10——在被囊類胚胎中發出綠光。果然，這些細胞來自於創造心臟的同一個細胞池。
2010 年的一份報告中，該團隊創造了“心咽”一詞來描述形成被囊動物心臟和咽部的胚胎細胞，他們認為這些細胞可能存在於被囊動物和脊椎動物的共同祖先中。此外，他們表明這些特殊細胞將有助於脊椎動物的迴圈、呼吸和攝食系統的共同進化，心咽細胞在下頜出現之前。
遊動的被囊動物
還有一種被囊動物，一小群名為 larvaceans 的動物——因為它們表面上看起來像游泳的幼蟲——它們一生都在移動。不到幾釐米長的幼蟲在海洋中摸索著擺動它們的尾巴。這種運動會產生一股水流，流過它們在身體周圍生成的氣泡狀“房子”，從而過濾掉浮游生物。
對於一些研究人員來說，幼蟲的存在似乎表明有一種旅行的被囊動物祖先。研究者將數百隻幼蟲被關在一個裝有迴圈鹽水的玻璃罐中，研究它們的心臟發育，尋找 Mesp 和其他已知的控制被囊動物和脊椎動物心臟發育的基因。但實驗並不順利，他們最終得出結論幼蟲中大多數心臟基因根本不存在。
儘管Mesp 和其他已知基因丟失了，但幼蟲設法恢復了一些有助於形成有機體簡單心臟的基因，該心臟僅包含八個肌肉細胞，它們有節奏地收縮以泵送身體周圍的液體。隨著進化時間的推移，幼蟲在基因丟失中倖存下來，尋找其他方法來構建允許它們移動、進食和繁殖的身體部位，也許基因損失可以是適應性的。
未來的研究
儘管進行了幼蟲研究，但有研究者仍不相信被囊動物最初是不動的，並列舉了幼蟲與柳葉蟲共有的特徵，表明它們與早期的存在狀態保持著聯絡。
在接下來的幾年裡，研究人員將繼續揭示脊椎動物及其近親如何發育的細節，一個細胞，一個基因，他們將瞭解數億年來發生了哪些基因組發生了變化，而這些變化都發生在一顆跳動的心臟的砰砰聲中。
參考文獻：1.An ancient link between heart and head — as seen in the blobby, headless sea squirt
