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，中國海洋大學聯合青島華大基因研究院，利用華大自主研發的時空組學技術Stereo-seq，結合單細胞轉錄組測序，以柄海鞘的內柱器官為研究對象，繪制了高質量的空間分辨率單細胞圖譜，全面解析了海洋動物咽部器官的細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。相關研究成果發表于《科學進展》。
低等脊索動物具有一類獨有的咽部器官，即內柱。頭索動物和尾索動物的內柱器官位于成體腹側，而脊椎動物圓口綱的內柱器官僅存在于幼體階段，隨發育變態形成甲狀腺濾泡。
以往的研究普遍認為，低等脊索動物的內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。近年來的研究發現，后口動物咽部內胚層在咽器官發育中具有核心作用，然而，脊椎動物與低等脊索動物咽部器官在演化發育上是否具有連續性仍未有深入研究。
在該研究中，團隊通過整合空間和單細胞轉錄組兩種相互補充的技術，構建了首個柄海鞘內柱器官高質量空間分辨率單細胞圖譜，結合形態學和基因表達特征，進一步解析了內柱器官細胞類群及功能的多樣性。
團隊在海鞘的內柱器官中發現了一個類血淋巴區域的細胞類群，并鑒定出一個位于內柱致密組織區的類毛細胞類群，該細胞類群與脊椎動物內耳毛細胞具有表達特征的高度相似性；同時，團隊揭示了內柱類甲狀腺區域不同成熟狀態細胞共存的特征。
此外，研究人員還將海鞘的單細胞圖譜與脊椎動物的相關單細胞轉錄組數據進行比較，結果顯示，海鞘作為脊索動物，其內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育生物學領域運用了前沿的空間轉錄組學技術，高通量地鑒定了演化上獨特的咽部器官的細胞類群組成。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參考，也為了解咽部器官起源提供了高質量的數據支撐。
相關論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi9035
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