实验室酵母进化到多细胞的进化

日期:2017-06-04 07:25:37 作者:滑趺 阅读:

仅仅几个星期,单细胞酵母已经进化成一种多细胞生物,完成了细胞之间的分工这表明多细胞的进化跃进可能是一个令人惊讶的小障碍自生命开始以来,多细胞性已经发展了至少20次,但最后一次是大约2亿年前,几乎没有关于精确事件顺序的线索为了更好地理解这一过程,明尼苏达大学圣保罗分校的William Ratcliff及其同事开始在一个普通的单细胞实验室生物,啤酒酵母中进化多细胞他们的方法很简单:他们在液体中培养酵母,每天一次轻轻地将每种培养物离心,然后用在每根管底部沉淀的酵母接种下一批就像大颗粒沙子比小淤泥沉淀得更快一样,细胞群比单一细胞更快地沉降,因此团队有效地选择了聚集在一起的酵母果然,在60天内 - 大约350代 - 他们的10个文化系列中的每一个都演变成了一种丛生的“雪花”形式至关重要的是,雪花不是由不相连的细胞组合在一起,而是由分裂后保持相互连接的细胞形成,因此雪花中的所有细胞都是遗传上相同的亲属这种相关性提供了单个细胞为了整个雪花的利益而合作所必需的条件 “多细胞发展的关键步骤是从单细胞到群体的选择水平的转变一旦发生这种情况,你可以认为这些团块是原始的多细胞生物,“拉特克利夫说在某些方面,雪花的行为就好像它们是多细胞的它们通过细胞分裂变大,当雪花达到一定大小时,一部分断裂形成子细胞这种“生命周期”很像许多多细胞生物的幼年和成年阶段经过几百年的选择,雪花也开始显示出初步的分工随着雪花达到其“成人”大小,一些细胞经历程序性细胞死亡,提供女儿可以脱落的弱点这样可以让雪花产生更多的后代,同时让父母大到足以快速下沉到管底,确保它的存活暴露于不同进化压力的雪花谱系进化出不同程度的细胞死亡由于很少有个体细胞死亡的优势,这是为了更大的生物体的利益而进行合作的明显案例拉特克利夫上周在俄克拉荷马州诺曼市举行的进化研究学会会议上报告说,这是一个关键的迹象,即雪花正在逐步演变熟悉这项工作的其他研究人员普遍热心西雅图华盛顿大学的进化生物学家本克尔说:“在我看来,实际上正在实现重大转变的元素” “它发生得如此之快的事实真的令人兴奋”然而,怀疑论者指出,许多酵母菌株自然形成菌落,并且它们的祖先是数十亿或数亿年前的多细胞因此,他们可能保留了一些细胞粘附和程序性细胞死亡的进化机制,有效地堆叠了甲板,有利于Ratcliff的实验 “我敢打赌,曾经是多细胞的酵母从未完全失去它,”北伊利诺伊大学DeKalb的进化生物学家Neil Blackstone说 “我不认为你是否采取了从未有过多细胞的东西,你会很快得到它”即便如此,大部分的进化都是通过选择现有的新特性 - 这正是Ratcliff的酵母所做的克尔说:“我不希望这些东西全部弹出,但由于其他原因,细胞中已经存在许多元素”拉特克利夫和他的同事正计划通过对衣藻(Chlamydomonas)进行类似的实验来正面解决这一问题,衣藻是一种没有多细胞祖先的单细胞藻类他们还在继续他们的酵母实验,看看进一步的分工是否会在雪花中演变这两种方法都提供了前所未有的机会,可以将实验严谨性用于研究我们遥远的进化过去最重要的飞跃之一更多关于这些主题: