最原始的神经系统的起源来自哪里？( 二 )
最重要的细胞营养是整个线粒体 。许多细胞类型（尤其是免疫细胞）对在不同类型的膜包封物中的线粒体DNA（通常是整个线粒体）有一种古怪的偏好 。它们将特殊用途的纳米管（让人联想到细菌耦联交换中使用的纳米管）和微管蛋白驱动（tubulin-powered）的丝状突进行延伸 ， 以运送和排出这些细胞器 。根据供体细胞的当前状态 ， 以及受体细胞是敌是友 ， 它们会受到不同健康和氧化状态的线粒体的供给或攻击 。一个更激进但绝非简单的假设认为神经元是以增加这类线粒体转移的范围和特异性而进化的 。
在随后的文章中 ， Detlev Arendt观察到 ， 随着多细胞动物出现在与宿主相关并可能存在共生菌群的世界中 ， 机体可能会进化出以免疫为介导的、识别“自我”与“非我”的神经表型 。他指出 ， 腹神经管神经元与我们的胰岛分泌细胞之间有许多相似之处 。除了用于动作电位刺激释放的神经肽和递质的类似突触机制外 ， 这些细胞类型的转录因子组合也存在相似之处 。
例如 ， 在腹神经管神经元和胰岛分泌细胞的早期分化过程中 ， 都使用同源域因子（homeodomain factors）Mnx、nk6、pax6和Islet ， 以及转录因子hnf6 。脊椎动物腹侧神经管与前肠胰岛胰岛细胞之间的这些相似性可能是消化性黏膜纤毛底（digestive mucociliary sole）中感觉神经糖皮质细胞（sensory-neurosecretory cells）的进化衍生物 。在这点上 ， 许多生物中的选择性神经元和肠道细胞共享相同的通用转录因子标记 。海胆、刺胞线虫（cnidarian Nematostella）中的咽外胚层的神经分泌细胞以及寻常海绵纲（demosponge）针海绵体（Spongilla）的分泌型消化性领细胞都存在这种特质 。
从肽类递质到单一氨基酸衍生物或其他小分子化学物质的逐渐转变集中在少数关键因素上：谷氨酸 ， γ-氨基丁酸(GABA） ， 甘氨酸 ， ATP ， 一氧化氮和质子 。所有这些递质都能在短时间内大量形成 。Moroz等人从损伤/再生响应的角度解释了这些分子在信号转导中的保守性 。如果你是单细胞生物或小菌落 ， 并试图吃下与自己大小相当的食物 ， “吃”这一行为将是一个危险的提议 。进食通常包括针对潜在病原体（配有一氧化氮和局部抗毒素的分布）的先天免疫防护 。不论是在原始生物还是高等动植物 ， 上述所有代谢物均能诱导出高度协同的基因表达以相应损伤 。一个典型的例子是谷氨酸在植物中的作用 ， 伤口最终会触发级联的钙离子介导反应 。
位于系统发生树（phylogenetic tree）上低水平的生命体内 ， 例如尾足类动物 ， 原生动物 ， 海绵和大多数刺胞动物 ， 尚未检测到现代神经递质 ， 例如5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、羟苯乙醇胺、4-羟基苯乙胺、组胺和乙酰胆碱 。迄今为止 ， 任何单个神经元的同源谱系的祖先可能是大脑元细胞（meta cerebral cell, MCC） 。这些巨大的、成对的、含有5-羟色胺的中间神经元参与进食唤醒 ， 并且所有的直神经下纲生物（基本上是蜗牛和鼻涕虫）中都有它的后代 。它位于软体动物亚类的水平 ， 该水平在每个演化方向上的大于3.8亿年的进化所分隔 ， 也因此大脑元细胞在理解早期神经系统中具有极其重要的意义 。
今天 ， 我们对递质的许多了解都来自对它们的受体及合成酶的基因研究 。这是一项棘手的工作 ， 因为这两种类型的蛋白质在进化上都具有可变性 ， 动不动就会改变序列和功能 。例如 ， 依赖生物蝶呤的酪氨酸（TH）和色氨酸（TPH）等芳香族氨基酸羟化酶分别是负责制造儿茶酚胺递质和5-羟色胺的限速酶 。TH的单个突变（在D425V处从天冬氨酸变为缬氨酸）几乎消除了产生L-DOPA的酶活性 ， 同时使苯丙氨酸的特异性比酪氨酸提高了80000倍 。类似地 ， 为了能结合和转导肽基信号（peptide-based signal）而被优化的G蛋白耦联受体（G-protein coupled receptors） ， 变异成了较小的递质配体的检测器 。
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