化学性神经传递的出现是神经系统演化的关键，但不同递质系统究竟何时出现，仍不清楚。有研究在非两侧对称动物乃至后生动物界之外发现了生物胺（本文指乙酰胆碱和单胺），但其生理作用直到近年才开始得到阐明；对两侧对称动物相关机制的系统发育调查则认为，专门的单胺能信号传导仅存在于两侧对称动物中。通过结合靶向代谢组学、分子系统发育分析、结构建模与结合亲和力预测、单细胞表达分析和免疫化学，我们表明，胆碱能和单胺能信号传导早于两侧对称动物的出现。我们在一种海绵和两种刺胞动物中检测到乙酰胆碱、多巴胺、组胺、肾上腺素、酪胺、2-苯乙胺和色胺，并鉴定出能够合成和装载这些分子的广谱酶与转运蛋白。这些基因在神经和非神经细胞类型中均有共表达，表明胺类信号传导从未局限于神经系统。两种水螅（Hydra vulgaris）毒蕈碱型受体直系同源物保留了完全保守的正构结合位点，且预测其与乙酰胆碱的结合能力不逊于两侧对称动物中的对应受体；肌肉型烟碱受体亚基则与 Rapsyn 相关基因在刺胞动物肌细胞中共表达，这表明胆碱能神经肌肉信号传导已存在于刺胞动物与两侧对称动物的共同祖先中。此后的专化发生在两侧对称动物中：基因复制产生了底物特异性酶（ChAT、TH、TPH）、专用囊泡转运蛋白（VAChT、VMAT）以及配体选择性受体。因此，生物胺信号传导并非两侧对称动物的创新，而是一种古老的细胞通信方式，其演化历程是从通才型走向专才型。机械设备
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Detlev
Arendt
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.13.758597
Alexandros A. Pittis
1
欧洲分子生物学实验室发育生物学部，德国海德堡；希腊研究与技术基金会分子生物学与生物技术研究所（IMBB），希腊伊拉克利翁；
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Luis Alfonso Yanez-Guerra
2
埃克塞特大学生命系统研究所，英国埃克塞特；
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Fabian Ruperti
3
欧洲分子生物学实验室发育生物学部，德国海德堡；昆士兰大学化学与分子生物科学学院，澳大利亚布里斯班；
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Alison G. Cole
4
……系
维也纳大学神经科学与发育生物学系，奥地利维也纳；
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Milena Marinkovic
2
生命系统研究所，埃克塞特大学，英国埃克塞特；
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Daniel Thiel
2
生命系统研究所，埃克塞特大学，英国埃克塞特；
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Jaime Huerta-Cepas
5
植物生物技术与基因组学中心，马德里理工大学（UPM）—INIA-CSIC，西班牙马德里；
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Jacob M. Musser
6
欧洲分子生物学实验室发育生物学部，德国海德堡；
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Ulrich Technau
4
维也纳大学神经科学与发育生物学系，奥地利维也纳；
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Gaspar Jekely
7
生命系统研究所，埃克塞特大学，英国埃克塞特；海德堡大学生物体研究中心（COS），德国海德堡；
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Detlev Arendt
8
欧洲分子生物学实验室发育生物学部，德国海德堡；生物体研究中心
（COS），海德堡大学，德国海德堡
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化学神经传递的出现是神经系统演化的关键，但不同递质系统究竟何时出现，至今仍不清楚。据报道，生物胺（此处指乙酰胆碱和单胺）存在于非两侧对称动物中，甚至存在于后生动物之外；然而，直到最近，人们才开始厘清其生理作用，而对两侧对称动物相关机制的系统发育调查则认为，专门的单胺能信号传导仅存在于两侧对称动物中。我们结合靶向代谢组学、分子系统发育分析、结构建模与结合亲和力预测、单细胞表达分析及免疫化学，证明胆碱能和单胺能信号传导早于两侧对称动物的出现。我们在一种海绵和两种刺胞动物中检测到乙酰胆碱、多巴胺、组胺、肾上腺素、酪胺、2-苯乙胺和色胺，并鉴定出能够合成并装载这些分子的广谱酶和转运蛋白。这些基因在神经元和非神经元细胞类型中均共同表达，表明胺类信号传导从未局限于神经系统。两种水螅（Hydra vulgaris）毒蕈碱型受体直系同源物保留了完全保守的正构结合位点，且预测其对乙酰胆碱的结合能力与两侧对称动物对应受体相当；此外，肌肉型烟碱受体亚基与Rapsyn相关基因在刺胞动物肌细胞中共同表达，表明胆碱能神经肌肉信号传导已存在于刺胞动物与两侧对称动物的共同祖先中。此后的专门化发生在两侧对称动物中，基因复制产生了
底物特异性酶（ChAT、TH、TPH）、专用囊泡转运体（VAChT、VMAT）以及配体选择性受体。因此，生物胺信号传导并非双侧对称动物的创新，而是一种古老的细胞通信方式，其机制从通用型演化为专门化。
利益冲突声明
作者声明不存在竞争利益。
脚注
https://doi.org/10.5281/zenodo.22813072
版权
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本预印本依据
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发布于 2026 年 10 月 14 日。
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Luis Alfonso
Yanez-Guerra，
Fabian
Ruperti，
Alison G.
Cole，
Milena
Marinkovic，
Daniel
Thiel，
Jaime
Huerta-Cepas，
Jacob M.
Musser，
Ulrich
Technau，
Gaspar
Jekely，
Detlev
Arendt
bioRxiv
2026.10.13.758597；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.13.758597
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Musser，
Ulrich
Technau，
Gaspar
Jekely，
Detlev
Arendt
bioRxiv
2026.10.13.758597；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.13.758597
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关键词：胆碱能信号传导 · 单胺能信号传导 · 神经系统演化 · 刺胞动物 · 神经递质进化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.13.758597v1?rss=1