单细胞生命形式进化成多细胞生物

智慧的博士生,乔纳森•Featherston演变的复杂性在威特沃特斯兰德大学的实验室,约翰内斯堡,至少回答这个问题的一部分,通过解码基因组序列的一个最简单的多细胞生物——four-celled海藻Tetrabaena socialis。他的研究已经发表在分子生物学与进化。

Tetrabaena属于绿藻称为volvocine家族的血统。天堂是一个模型为理解血统多细胞生物进化而来的。通过研究这个简单的藻类的基因组,一系列的遗传机制,控制细胞分裂的方式与多细胞生物的起源有关。

费力地拼凑的整个基因组序列两年多的海藻在一段时间内,使用各种测序方法、Featherston已经确定了泛素蛋白酶体通路(UPP)的过程中发挥着关键作用进化多细胞生物。这个途径参与调节细胞的许多活动目标蛋白质破坏细胞的蛋白质平衡从而保持谨慎。

“UPP被牵涉进很多人类癌症治疗癌症,甚至作为一个潜在的目标。这项研究似乎改变这个途径是重要的在这些藻类多细胞生物是怎样进化的,”Featherston说。

UPP是一个复杂的通路控制驱动细胞分裂的关键蛋白质的细胞浓度,在许多细胞功能中发挥作用。Featherston的研究表明UPP会调节多少分歧volvocine经历的每个物种退化的关键分子,控制细胞分裂。

“最早的进化适应volvocines是修改后的细胞周期。多细胞volvocines进化遗传程序控制部门在繁殖的数量,每个物种都有一个由基因决定最大数量的分歧。一些只会分两次繁殖而其他人可能分12次,”他说。“通常人们很多看多大的关键调控分子是由一个细胞,但在这里,兴趣是破坏了这些分子的途径。的细胞过程是如何监管的另一边。”

Featherston比较了基因组序列多细胞藻类的单细胞相对最近的,为了建立与多细胞生物的进化相关的遗传差异。虽然总的来说,的单细胞和多细胞藻类非常相似,他发现了一个小的基因家族(131)获得了在多细胞生物的起源。

“我们这组家庭的一些趋势。许多人发育功能,这表明他们可能是重要的对于多细胞生物的进化,”他说。

Featherston的工作表明,多细胞生物的进化与lineage-specific遗传进展。

独立”多细胞生物的演变至少25次,但十有八九,而某些一般的生物机制——比如cells-sticking一起或修改细胞周期——可能是共享的,实际的基因驱使这些发展将主要是独一无二的每个血统,”他说。“几乎所有的家庭可以找到在其他生物多样的单细胞生物,这表明了多细胞生物的基因来自基因已经出现在单细胞祖先但可能形成新的基因的复制,现在有新的功能。”

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