引言在人脑中，数千亿个神经细胞以最复杂的方式相互连接。只有这些相互联系正确建立起来，大脑才能正常运转。即使人脑中只有10万到100万个昆虫大脑，数千亿个神经细胞以最复杂的方式相互连接，但只有这些相互连接正确建立，大脑才能正常运转。即使昆虫的大脑只是由“10万到100万”个神经细胞组成，对昆虫来说也没什么区别。然而，在昆虫中可以观察到令人着迷和意想不到的复杂行为，例如，当在蜂巢中养育后代或蚊子寻找血液时。在很大程度上，大脑是在胚胎中发育的，但在许多动物中，大脑是在出生后才完成的。现在，哥廷根大学的生物学家发现，甲虫幼虫已经开始使用大脑，尽管它们仍处于“建设中”。研究结果已经发表在《PLOS Biology》杂志上。
生物学家比较了苍蝇和甲虫的大脑发育，重点是“中央复合体”，即昆虫在大脑中确定其环境方向所需的结构。利用基因工程方法和基因组编辑，他们首先在果蝇和红甲虫中标记了同一组神经细胞。这使得他们能够在显微镜下跟踪这些细胞从胚胎到成年动物的发展，并比较动物物种之间的发展。甚至在这些调查之前，人们就知道甲虫幼虫已经形成了中央复合体的一部分。苍蝇只在成年动物身上发育。认为这部分发育必须完成，甲虫幼虫才能行走。苍蝇不需要这部分，因为它们没有腿。
然而，令他们惊讶的是，科学家们发现，大脑的这一部分在甲虫的幼虫中就开始发挥作用，尽管它还没有达到类似于成年动物的状态。相反，这种结构对应于其他昆虫的已知胚胎发育阶段。不同的是，在甲虫幼虫中，“正在建造中”的脑神经细胞已经形成了连接，这可能有助于幼虫在周围环境中定位自己。第一作者、博士马克斯法恩沃斯说：“我原本期望找到一个成人中央综合体的微缩版，但它不是他们可以开始工作的‘建筑工地’。”哥廷根大学进化发育遗传学专业的学生表示惊讶。
第二个大惊喜是，甲虫改变了大脑发育步骤的顺序。过去，人们认为开发步骤总是按照相同的顺序进行，尽管这一步骤发生的时间点可能会改变。这在进化生物学中被称为“异步”。然而，在甲虫的胚胎中，一些发育步骤改变了它们的位置，使它们在这一系列中比在果蝇中发生得更早。例如，在神经细胞的交叉形成和突触的形成中观察到这一点，而在其他步骤之后，就像在飞行中一样。
“我们发现了大脑发育顺序改变的第一个例子，这被称为‘序列异步’，”资深作者Gregor Bucher教授说。“昆虫大脑的发展可能比我们想象的要多得多。这可以解释它们如何以许多不同的方式适应环境的需求，以适应大脑。”
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