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从单细胞祖先到动物的短暂跳跃

2019-01-12 10:27:55 • 来源：

第一批动物是在大约8亿年前从它们的单细胞祖先进化而来的，但是新的证据表明，生命树中多细胞生物的这种飞跃可能不像科学家曾经假设的那样具有戏剧性。在10月13日发表的一篇发展细胞论文中，研究人员证明，单细胞动物的祖先可能已经拥有动物细胞今天用于发展成不同组织类型的一些机制。

从单细胞祖先到动物的短暂跳跃

西班牙巴塞罗那进化生物学研究所的进化生物学家IñakiRuiz-Trillo解释说：“我们正在研究过去，这是对所有动物起源非常重要的进化过渡。” “我们证明这些早期生物已经有过一些我们曾经认为只存在于多细胞动物体内的行为。从那里，它将是一个更简单的进化飞跃。”

研究人员研究了一种名为Capsaspora owczarzaki的单细胞变形虫，它是当今多细胞动物的近亲。Capsaspora最初被发现生活在淡水蜗牛中，并被Ruiz-Trillo的小组用于了解动物进化的更多信息。Ruiz-Trillo和他的团队在早期项目中对Capsaspora基因组进行了测序，发现变形虫含有许多基因，这些基因在动物中与多细胞功能有关。

作为单细胞生物，Capsaspora不能像人类一样同时具有多种不同的细胞类型。然而，单个Capsaspora确实会随着时间的推移改变其细胞类型，在其生命周期中从孤独的变形虫转变为聚集的细胞群，形成坚硬的囊状。这项新研究探讨了当动物用于控制不同组织的细胞发育时，Capsaspora是否使用相同的机制来控制细胞分化。

与基因组调控中心蛋白质组学和Pompeu Fabra大学的EduardSabidó团队合作，研究人员分析了Capsaspora中的蛋白质，以确定生物体在不同生命阶段如何调节其内部细胞过程。“基于质谱的蛋白质组学使我们能够测量哪些蛋白质被表达以及它们如何被修饰，”Sabidó说。“细胞内信号传导依赖于这些蛋白质修饰 - 因此通过这些分析，我们不仅知道细胞中的含量，还知道细胞如何在内部组织和交流。”

研究人员发现，从一个阶段到另一个阶段，Capsaspora的蛋白质套件经历了广泛的变化，并且该生物体使用许多与多细胞动物相同的工具来调节这些细胞过程。例如，Capsaspora在不同阶段激活转录因子和酪氨酸激酶信号系统以调节蛋白质形成。“这些是动物用来区分一种细胞类型与另一种细胞类型相同的机制，但之前在单细胞生物体中没有观察到它们，”Ruiz-Trillo说。

在Capsaspora和动物中存在这些蛋白质调节工具意味着所有动物的单细胞祖先可能也拥有这些系统 - 并且比科学家之前认为的更复杂。“祖先已经拥有了细胞分化成不同组织所需的工具，”萨比多说。“在动物身前出现的细胞或多或少地为这种跳跃做好了准备。”

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