古代單細胞生物表明，胚胎發(fā)育可能早于動物進化 _細胞

一種動物的近親——Chromosphaera perkinsii的多細胞發(fā)育圖像。紅色的是細胞膜，藍色的是細胞核及其DNA 。該圖像是使用膨脹顯微鏡獲得的。圖片來源：© O. Dudin - UNIGE
據(jù)日內(nèi)瓦大學：Chromosphaera perkinsii是2017年在夏威夷周圍的海洋沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種單細胞物種。它在地球上存在的最初跡象可以追溯到十億多年前，遠在第一批動物出現(xiàn)之前。
日內(nèi)瓦大學（UNIGE）的一個團隊觀察到，該物種形成的多細胞結構與動物胚胎有著驚人的相似之處。這些觀察表明，在動物生命出現(xiàn)之前，負責胚胎發(fā)育的遺傳程序就已經(jīng)存在，或者C.perkinsii獨立進化以發(fā)展出類似的過程。換句話說，早在“發(fā)明雞”之前，大自然就已經(jīng)擁有了“創(chuàng)造蛋”的遺傳工具
這項研究發(fā)表在《自然》雜志上。
地球上最早出現(xiàn)的生命形式是單細胞的，即由單個細胞組成，如酵母或細菌。后來，動物——多細胞生物——進化了，從單個卵細胞發(fā)育成復雜的生物。這種胚胎發(fā)育遵循動物物種之間非常相似的精確階段，可以追溯到動物出現(xiàn)之前的一個時期。然而，從單細胞物種到多細胞生物的轉變?nèi)匀恢跎?。
Omaya Dudin最近被任命為UNIGE理工學院生物化學系的助理教授，曾是EPFL的SNSF Ambizione研究員，他和他的團隊專注于原生生物的祖先物種Chromosphaera perkinsi（C.perkinsi）。這種單細胞生物在十億多年前從動物進化系中分離出來，為可能導致向多細胞過渡的機制提供了寶貴的見解。
通過觀察C.perkinsi，科學家們發(fā)現(xiàn)這些細胞一旦達到最大大?。?就會分裂而不再生長，形成類似于動物胚胎發(fā)育早期階段的多細胞菌落。前所未有的是，這些菌落在其生命周期的三分之一左右持續(xù)存在，并且至少包含兩種不同的細胞類型，這對這種生物體來說是一個令人驚訝的現(xiàn)象。
“盡管C.perkinsii是一種單細胞物種，但這種行為表明，早在第一批動物出現(xiàn)在地球上之前，多細胞協(xié)調(diào)和分化過程就已經(jīng)存在于該物種中，”領導這項研究的Dudin解釋道。
更令人驚訝的是，這些細胞的分裂方式和它們所采用的三維結構令人聯(lián)想到動物胚胎發(fā)育的早期階段。與John Burns博士（畢格羅海洋科學實驗室）合作，對這些菌落內(nèi)遺傳活動的分析揭示了與動物胚胎中觀察到的有趣相似之處，這表明控制復雜多細胞發(fā)育的遺傳程序早在十億多年前就存在了。
UNIGE科學院生物化學系的實驗室技術員、該研究的第一作者Marine Olivetta觀察到：“這很有趣，最近發(fā)現(xiàn)的一種物種使我們可以追溯到十億多年前。”
事實上，這項研究表明，胚胎發(fā)育的原理在動物之前就存在了，或者多細胞發(fā)育機制在C.perkinsii中是單獨進化的。
這一發(fā)現(xiàn)也可能為關于6億年前類似胚胎的化石的長期科學爭論提供新的線索，并可能挑戰(zhàn)多細胞的某些傳統(tǒng)概念。