导读：大脑进化的理论认为，复杂的大脑完全是在脊椎动物中进化的，远在脊椎动物与无脊椎物种在生命树上的分化之后。但最新的一项针对“无脑”蠕虫的研究打破了这一理论。
成年柱头虫
为了研究脊椎动物大脑进化的起源，研究人员常常会研究脊椎动物的近亲。一些对脊椎动物最为近源的现有无脊椎动物近亲的研究此前已经证实了脊椎动物大脑的独特性。脊椎动物的大脑结构分为三个部分，并且具有帮助指导大脑形成的蛋白质系统，这种复杂的结构在两种海洋无脊椎动物海鞘及文昌鱼中是缺失或者不完整的，这种无脊椎动物就像脊椎动物一样在它们的背部有一条称为脊索的条状组织，但是并没有可其支撑作用的脊柱。
该研究的作者Chris Lowe和他的同事们启动了一项课题，研究进化树上下一枝的无脊椎动物的发育，研究的对象是柱头虫(acorn worm)，这种动物躲在海底的沙子里，用它们富有弹性的长嘴上的橡果状尖端来感知它们周围的环境，并且像鲨鱼和文昌鱼一样具有腮裂—这是将它们与脊椎动物及具脊索的无脊椎动物联系起来的重要特征。
利用标记物对蛋白质进行标记，Lowe和他的同时发现，他们所研究的胚胎期的柱头虫(Saccoglossus kowalevskii)在对应脊椎动物三瓣型大脑发育的胚胎区域表达出了三个蛋白质组合物。在脊椎动物中，这三个蛋白“指令中心”支配着在稍后的发育中前脑、中脑、后脑形成的位置。在柱头虫胚胎中，类前脑指令中心在它的长嘴中打开，类中脑指令中心处在长嘴下方的像项圈的组织中，类后脑指令中心位于该组织与躯干交接处。
此外，Lowe的团队还证实，柱头虫各个指令中心彼此间的作用方式与脊椎动物极为相似。主要的不同就是，这种蠕虫从来没有形成过明显的大脑，而是在脊索及项圈组织中点缀着神经细胞，形成Lowe所称的“皮肤大脑”。
哈佛医学院发育与进化生物学家Cliff Tabin说，生物学家认为指令中心最先是在脊椎动物中出现的是因为他们在海鞘及文昌鱼中没有观察到这些指令中心。“我曾预言不同的动物具有相似的基因，但是看到这些基因在相同的指令中心表达为蛋白，并且所处位置都相同，这确实让我感到很惊讶。”
Tabin说，这些相似性并不是巧合，这些指令中心一定很早之前就在柱头虫、脊椎动物及具脊索无脊椎动物的共同祖先中进化出来了。这些指令中心在海鞘及文昌鱼中几乎完全缺失说明它们在演化进程中丢失了。
Lowe表示，文昌鱼丢失了在更早期物种中进化出来的指令中心是最让他吃惊的事情之一。“所有人都当它们是活化石—这是有关脊椎动物大脑进化理论的来源。”
华盛顿大学进化生物学家Billie Swalla说，这项研究说明，当生物学家想要解释5亿年前出现的机体部位的起源时必须要研究多种不同的动物。她说：“我们仅仅是在研究生命树的末梢。”
这项研究还提出了这样一个问题：在无脑蠕虫中，大脑指令中心起什么作用？Lowe认为，指令中心帮助设计环绕蠕虫周身的神经及组织的网络。同事，Swalla推断，它们可能构成了某些位置复杂功能。“我怀疑它们能做一些我们并不容易发现的复杂事情，因为那发生在水下的泥浆里，”她说。
