单细胞生物如何导向氧气

一组研究人员发现，居住在世界海洋和湖泊中的微小单细胞生物群能够通向氧气。在剑桥大学的电子生命科学家写作描述了动物的最近亲属choanaflagellates如何形成能够感知水中大范围氧浓度的小菌落。该研究提供了关于这些生物如何进化为多细胞生物的线索。

虽然动物的单细胞动物的祖先已经灭绝，但是从大约5亿年前的寒武纪时期开始，从共同的祖先进化而来的单一细胞的choanoflagellates 在地球的海洋和湖泊中很常见。某些choanoflagellate物种形成小游泳群落，这些群落被认为类似于后来进化为动物的早期多细胞生物。地球上的氧气水平在前寒武纪时期开始上升，这很可能对这些多细胞生命形式的出现产生了重大影响。

研究人员观察到了在受控条件下游泳的鞭毛藻菌落，并随着时间的推移改变了水中的氧浓度。他们发现菌落基于氧浓度的对数导航，类似于人类感知声音和光的方式。这增加了他们在低氧环境中的传感能力，在这种环境中导航对于生存至关重要

该论文的作者之一，大学应用数学和理论物理系的Raymond E. Goldstein教授说：

“我们的工作首次证明了choanoflagellates能够感知并向氧气方向移动。由于choanoflagellates现在被认为是动物的最亲近的亲属，这一发现可能揭示了两组最后共同祖先的特性，并且特别是它对前寒武纪时期氧气水平变化的反应。也许更重要的是，这项工作提出了一个令人着迷的问题，即最简单的多细胞生物如何缺乏任何类型的中枢神经系统，感知并对环境做出反应。“

许多生物通过使用不同的策略找到了通往有利地区的道路。细菌偏向于翻滚以向食物移动，藻类可以转向并直接朝向光线移动。虽然choanaflagellates需要氧气，但不知道它们是否能成功导向它。但研究表明单细胞和游泳集落都能找到它。

虽然动物需要在它们的细胞之间进行大量协调才能导航，但这项研究表明，简单的多细胞生命形式不需要这种协调。此外，由于存在热噪声，微生物对食物的搜索变得更加困难。如此小，微生物不断受到周围水域的振动的冲击，他们的搜索策略需要坚固才能应对。

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