2020年7月14日，细胞应激生物学国家重点实验室、厦门大学生命科学学院李光副教授课题组在《Nature Ecology & Evolution》在线发表题为“Step-wise evolution of neural patterning by Hedgehog signalling in chordates”的研究论文。
脊椎动物是现存生物中器官结构最为复杂的类群，其中尤以中枢神经系统最为突出。揭示脊椎动物中枢神经系统如何起源一直是进化发育生物学领域的重要课题，而要回答该问题，需要对低等生物，特别是脊椎动物近亲无脊椎动物的神经系统发生机制开展研究。Hh信号是调控脊椎动物神经管背腹图式形成的关键信号通路之一。在脊椎动物胚胎发育中，Hh蛋白由脊索和神经管基板（floor plate）细胞合成分泌，并在神经管中形成由腹侧向背侧浓度依次降低的梯度。受此影响，神经管背腹不同区域细胞分别表达不同类型的转录因子，并进而通过它们之间的相互抑制作用，促进不同类型神经元前提细胞在不同区域分化。所以，揭示Hh信号在脊椎动物近源物种神经系统发育中的功能将是阐述脊椎动物中枢神经系统起源的重要切入点。
该研究通过对Hh信号在文昌鱼（脊椎动物近亲之一）神经管发生中的作用分析发现，该信号只参与文昌鱼部分运动神经元和Err阳性神经元的发育调控，且其下游转录因子在文昌鱼神经发生中不具有相互抑制作用。据此，论文提出，Hh参与脊椎动物神经管背腹图式形成功能是在脊索动物进化过程中分步实现的：首先，在脊索动物祖先中，Hh被募集到脊索和神经管腹侧表达，并在那里参与部分运动神经元的发生，接着，在脊椎动物祖先中，Hh被进一步招募参与更多神经发育相关转录因子的调控，并进而促成它们之间形成相互抑制调控关系，参与脊椎动物不同神经元前体细胞分化。该研究因而为揭示脊椎动物中枢神经系统起源提供了重要线索。这是该课题组在系统阐述Hh信号参与文昌鱼左右不对称建立机制（Development, 2017; Development, 2020）后，对文昌鱼Hh信号另一胚胎发育功能的深入探讨。
该论文由牛津大学动物学系和我室合作完成，我室2015级博士生任琼琼和2019级博士生钟燕泓为该论文的共同第一作者，李光副教授、Sebastian M. Shimeld教授及王义权教授为为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委中英联合项目和国家自然科学基金委面上项目等的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41559-020-1248-9