神经系统的起源与演化一直是人们所关注的热点问题之一。腔肠动物是最早出现神经系统的生物,为网状神经系统,同时存在最原始的突触结构,而最早出现原始中枢神经系统的是扁形动物。乙酰胆碱酯酶在神经系统突触传导过程中起水解神经递质乙酰胆碱的作用,因此,研究乙酰胆碱酯酶的起源与演化将为神经系统起源与演化的研究提供重要线索。本研究试图通过分析乙酰胆碱酯酶的重要功能位点以及构建系统发育树来分析无脊椎动物中乙酰胆碱酯酶的起源问题,并通过对某些类群的深入分析来探讨乙酰胆碱酯酶在无脊椎动物中的演化历程。　　从有关数据库下载已克隆乙酰胆碱酯酶cDNA的数据(包括5个门,70个物种),并从已测定基因组、转录组和蛋白组的物种中搜索出乙酰胆碱酯酶高相似度序列(包括6个门,11个物种)。通过主要功能位点的比对分析发现,在乙酰胆碱酯酶7个主要功能位点中,酰基口袋、胆碱结合位点、芳香族阳离子结合位点和完整的半胱氨酸环等相关残基是判断是否为乙酰胆碱酯酶的重要标志,即乙酰胆碱酯酶特征性的功能位点。从功能位点分析比对结果看,原始动物类群中扁盘动物、腔肠动物的序列不具备典型乙酰胆碱酯酶应具备的功能位点特征,扁形动物的序列才具备相应的功能位点特征,为典型的乙酰胆碱酯酶。通过对原始类群构建分子系统发育树发现,扁形动物的乙酰胆碱酯酶和扁盘动物、腔肠动物的序列有明显的区别,这也说明典型乙酰胆碱酯酶起源于扁形动物。　　从无脊椎动物乙酰胆碱酯酶分子系统发育树的结果看,乙酰胆碱酯酶演化的主干是各类动物的1型乙酰胆碱酯酶,而其它类型的乙酰胆碱酯酶一般是在物种从演化主干上分化之后再演化出来的。对线虫动物的演化分析显示,线虫4类乙酰胆碱酯酶中,1型与更原始的扁形动物序列相似度更高,而2、3、4型则是后分化出来的。对于昆虫的分析表明,昆虫两类乙酰胆碱酯酶分支明显,甲壳纲仅有的两物种序列都位于昆虫两型分支之内,这意味着昆虫两型分化节点可能在昆虫纲分支之前。　　本研究澄清了一直以来关于典型乙酰胆碱酯酶起源的争议。同时发现,乙酰胆碱酯酶在演化过程中保持了较好的继承性,1型是整个演化的主干,各个门类其它类型的乙酰胆碱酯酶一般都是动物类群从演化主干上分离之后再分化出来的。本研究对于神经系统的起源与演化具有十分重要的借鉴意义,是对与神经系统相关基因起源与演化过程研究的重要补充。