Dawei Li,Prof.daweili@sjtu.edu.cn Office:34204744 TA:Robert Chen Office:34205436 Shanghai Jiao Tong University Core General Course Genes and Human 7-8 sensing the world 7.How Genes Sense Their Environment? 2022-3-11
2022-3-11 1 1 Genes and Human Shanghai Jiao Tong University Core General Course Dawei Li , Prof. daweili@sjtu.edu.cn Office: 34204744 TA: Robert Chen Office: 34205436
Dawei Li,Prof.daweili@sjtu.edu.cn Office:34204744 TA:Robert Chen Office:34205436 Sense and Results 1.Sensing the world:The only standard is the practical results 感知世界：实践是检验真理的唯一标准 2. Sensing the environment is for surviving and spread 感知世界是生命繁衍的需要 3.The Neuron system is the only choice for effective sensing 神经元是多细胞动物的必然选择 4.Brain is the information processing center for higher animals 2022-3=11 脑是高等生物的信息处理中心
2022-3-11 1 2 Dawei Li , Prof. daweili@sjtu.edu.cn Office: 34204744 TA: Robert Chen Office: 34205436
1.Sense the world:The only standard is the results Nature Laws Over Human Rules:The relation between the human interpretation and the facts 人类抽象思维不能代替和改变客观存在，人类可以不断认识客观世界 抽象思维 客观存在
Nature Laws Over Human Rules：The relation between the human interpretation and the facts 人类抽象思维不能代替和改变客观存在，人类可以不断认识客观世界 抽象思维 客观存在
抽象思维的检验标准是实践 人脑的抽象思维与真实世界不存在的抽象维度 哪些是自然界不存在的抽象维度？ 2 Abstract Thinking:Ability and Trap
抽象思维的检验标准是实践 哪些是自然界不存在的抽象维度？ 人脑的抽象思维与真实世界不存在的抽象维度 Abstract Thinking: Ability and Trap
2、感知世界是生命繁衍的需要 脑的感受不能改变事实 决定生死的判断： 狩猎者与猎物 错误认知世界的代价是什么
脑的感受不能改变事实 决定生死的判断： 狩猎者与猎物 错误认知世界的代价是什么
生命必须感知世界，作出正确反应 单细胞绿藻-衣藻 向光运动的绿藻：感光的眼点+反应的鞭毛 能量：叶绿体 浮在水中的绿藻 Cup-shaped 鞭毛 chloroplast 反应 2 Flagella 收缩泡 Contractile vacuole Eyespot感光：眼点 +3500万年 多细胞-团藻 2亿年前 60 多细胞生物的 高效运行 ©Bernd Kaufmann
单细胞绿藻-衣藻 多细胞-团藻 浮在水中的绿藻 +3500万年 2亿年前 生命必须感知世界，作出正确反应 向光运动的绿藻：感光的眼点+反应的鞭毛 感光：眼点 能量：叶绿体 鞭毛 收缩泡 反应 多细胞生物的 高效运行
3、神经元是多细胞动物的必然选择 提高感知到运动反应的效率动物神经产生的必要性 (a) (b) 衣藻 large 团藻 steering cells with eyespot eyespot small non-steering cells with small or no eyespot 24m chloroplast 100m (c) (d) steering cilia swimming cilia pigment cell photoreceptor cell cilia 100um 加 50m pigmented ring 海绵幼虫 环节动物幼虫 Figure 1.Comparison of the efficiency of sensory-to-motor transformation in (a)Chlanydomonas,(b)lolox,(c)a sponge larva, and(d)an annelid larva.The parts of the organism involved in sensing and responding to the light stimulus are coloured red
衣藻 团藻 海绵幼虫 环节动物幼虫 提高感知到运动反应的效率-动物神经产生的必要性
生物对环境更全面的认知和更有效的反应 神经元的产生：神经网络的早期进化一感知与反应 神经元进化在远距离信号传递中的作用：对环境信号的高效感受与反应 感受细胞 反应细胞 感受反应细胞 反应细胞 增强反应细胞 感受细胞 无反应细胞 8888的 Origin and early evolution of neural circuits for the control of ciliary locomotion Gaspar Jekely Proc.R.Soc.B 2011 278,914-922 first published online 1 December 2010
《Origin and early evolution of neural circuits for the control of ciliary locomotion》 Gáspár Jékely Proc. R. Soc. B 2011 278, 914-922 first published online 1 December 2010 生物对环境更全面的认知和更有效的反应 神经元的产生：神经网络的早期进化 –感知与反应 感受细胞 反应细胞 反应细胞 感受/反应细胞 感受细胞 增强反应细胞 无反应细胞 神经元进化在远距离信号传递中的作用：对环境信号的高效感受与反应
神经元是多细胞动物的必然选择 对多信号的长距离综合反应 (c)对单一信号就近简单反应 0N地099 低等动物 进化 无神经元 神经元 神经树突使生命对环境更全面地感知和更有效地反应 without axons with axons Figure 2.(a)Evolution of the first neurons to control ciliary locomotion from a sensory cell regulating its neighbouring cells by paracrine signals or(6)producing a cell-autonomous motor output with its cilia.(c)The evolution of long-range axonal contact of sensory cells to ciliated motor cells allowed the reduction of cells specialized in one input.This price reduction in sensing and behaviour allowed an increase in the number of senses
神经树突使生命对环境更全面地感知和更有效地反应 神经元是多细胞动物的必然选择 神经元 对单一信号就近简单反应 对多信号的长距离综合反应 无神经元 低等动物 进化
4、脑是高等生物的信息处理中心 正确的信息处理生死攸关：从第一条神经到最简单的脑 Nucleus 神经细胞示意图 Cell Body Dondrite Schwann cell (Myelin Sheath) Nodes of Ranvi阳r Axan Terminals 线虫：302个神经细胞形成“脑” 生长的蜗牛神经细胞显示复杂的触突链接
正确的信息处理生死攸关：从第一条神经到最简单的脑 4、脑是高等生物的信息处理中心 生长的蜗牛神经细胞显示复杂的触突链接 线虫：302个神经细胞形成 “脑” 神经细胞示意图