老鼠和一个10亿年前就出现的单细胞生物,“生”出孩子来了!是的,你没有听错,这些活体动物身上有单细胞生物基因重编程发育而来的特征,是不是太不可思议了?这项研究已发表在11月14日权威期刊《自然-通讯》杂志上。
你可能听说过狮虎杂交生下狮虎兽,或者马驴杂交生下骡子,这种跨物种生娃可以说是生物界的"奇迹"。但老鼠和单细胞生物领鞭毛虫,不仅跨物种、跨属、跨科,甚至还一直跨越最顶层的门和界,直接幸福地结合在一起了,要知道它们的祖先可是在10亿年前,动物植物都还没有出现之前就分道扬镳了啊!
科学家们是怎么做到的呢?关键就是一个叫Sox的基因,生命的“总体设计师”。
你有没有想过,你为什么会长出手、脚、心脏、胃、肝脏、皮肤、肌肉、骨骼等器官和组织吗?在妈妈肚子里开始发育的那一刻,你也是一个单细胞——胚胎细胞——不断地分裂、重编程,逐步发展成一个完整的婴儿。
这个细胞起初分裂时,形成的都是全能干细胞,之后在Sox等基因的指令下,不断地分裂为多能干细胞,进而形成皮肤、肌肉、神经、血液等各种细胞,并最终形成我们的各种组织和器官。
哺乳动物中最关键的是Sox2基因,它在早期胚胎发育和细胞重编程过程中起到了核心作用,它可以“重置”细胞,让它们重新拥有变成任何细胞的能力。
来自香港大学领导的国际团队发现,一种古老的单细胞生物——领鞭毛虫,也拥有类似于Sox2的Sox基因。更加令人惊喜的是,他们用这个基因去诱导小鼠的细胞时,竟然能够重编程生成多能干细胞。
而最令人震惊的是,科学家们将这些多能干细胞注入小鼠胚胎后,它们竟然开始发育了,并最终生出了嵌合体小鼠——一部分细胞来自小鼠胚胎,另一部分则来源于用领鞭毛虫基因重编程的干细胞!
那么这些“鼠毛虫”会长什么样呢?它们的模样和小鼠差不多,不过皮毛上出现了一些黑色的斑块,眼睛周围也有黑色的斑点,这场跨越10亿年、跨门界的“拉郎配”,简直就是生命的奇迹!
原来,生命早在10亿年前就写好了最重要的"代码"。就像是一个天才工程师,在设计出第一个简单的工具时,就已经在里面埋下了能够升级成超级工具的潜力。这个古老的Sox基因就是最好的证明——它在10亿年前就具备了创造复杂生命的能力!
更神奇的是,现代生物体内Sox需要和另一个叫做Oct4的基因搭档,密切配合才能把干细胞变成各种不同类型的细胞,而10亿年前的Sox基因竟然也能和Oct4完美配合!
这就好比你把一个古老的齿轮放进现代机器里,发现它不仅能转动,还能和其他零件完美啮合。这意味着生命的基本机制可能比我们想象的要简单和优雅得多。
那么,这个发现对我们有什么实际意义呢?
这项研究不仅揭示了我们对进化历史的全新认识,更有可能开启干细胞研究的新纪元,带来再生医学的革命性突破。如果能应用到人类细胞中,我们或许能通过基因重编程修复受损的组织,治疗一些目前无法治愈的疾病,甚至让衰老的细胞重获新生,挑战衰老极限,推动人类的长寿梦想。
参考文献:
Gao, Y., Tan, D.S., Girbig, M. et al. The emergence of Sox and POU transcription factors predates the origins of animal stem cells. Nat Commun 15, 9868 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54152-x
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