「先有鸡还是先有蛋?」 科学家发现早期生命演化线索

旅行   2024-11-14 06:30   上海  
这个有趣的问题终于有望找到答案


「先有鸡?还是先有蛋?」这个乎是一个无解的有趣问题,科学家则认为其实隐藏著关于生命演化的深刻奥秘。最近,日内瓦大学(University of Geneva)的研究团队透过对一种古老单细胞生物的研究,发现了「造蛋」的关键基因,其出现时间可能远早于动物的进化历程。

科学网站《IFLScience》报导, 科学家长久以来都认为,从单一受精卵(zygote)发育成多细胞胚胎的胚胎发育(embryogenesis)过程,是动物演化过程中高度保守的现象。然而,这个关键过程的起源和演化机制仍然充满未知。地球上的生命最初是单细胞生物,那么,究竟是什么样的机制,让单细胞生物演化成复杂的多细胞动物?


领导此研究的杜丁(Omaya Dudin)博士



研究团队选择了最近才被发现的远亲—一种单细胞原生生物「染色球藻」(Chromosphaera perkinsii)。这种单细胞生物在数十亿年前就与动物的演化路径分道扬镳,提供了研究早期生命演化的珍贵线索。
透过「长期明视野活体影像技术」(long-term brightfield live imaging),研究团队在实验室中观察了染色球藻的生长过程。他们发现,与动物胚胎发育的「分裂期」(cleavage)惊人地相似,染色球藻细胞在约65小时后会分裂成多细胞群落,且不再继续成长。


这组图片展示了单细胞生物 「染色球藻」(Chromosphaera perkinsii)的多细胞发育过程。此生物被认为是动物的近亲,其细胞从单一细胞开始逐步分裂成多细胞结构。蓝色部分显示细胞核,红色部分则标示细胞质,清楚展现了细胞分裂的阶段性变化。(取自Nature期刊)


更进一步的研究,著重于分析染色球藻在此阶段的基因表现和产生的生物分子。研究结果显示,染色球藻在细胞分裂前,会累积关键细胞成分,如蛋白质和脂质,其模式与动物卵母细胞成熟过程极为类似。这意味著,在动物出现之前,染色球藻就已具备了类似于动物生殖系统的分子工具箱。


科学家由新发现的海洋单细胞原生生物「染色球藻」来研究生命的起源。



领导此研究的杜丁(Omaya Dudin)博士表示:「尽管染色球藻是单细胞生物,其行为却展现了多细胞协调和分化机制的存在,时间远早于第一批动物出现。」 这项发现不仅让我们一窥数十亿年前生命演化的奥秘,也为理解生命起源、胚胎发育的起源以及生物复杂性的演化提供了新的线索。

研究第一作者奥利维塔(Marine Olivetta)指出:「能透过研究一个如此古老的物种,让我们得以回溯生命演化的历程,这是非常令人兴奋的发现。」
此研究成果已发表于顶尖学术期刊《自然》(Nature)。    



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