單細(xì)胞生命形式進(jìn)化成多細(xì)胞生物

智慧的博士生,喬納森•Featherston演變的復(fù)雜性在威特沃特斯蘭德大學(xué)的實驗室,約翰內(nèi)斯堡,至少回答這個問題的一部分,通過解碼基因組序列的一個最簡單的多細(xì)胞生物——four-celled海藻Tetrabaena socialis。他的研究已經(jīng)發(fā)表在分子生物學(xué)與進(jìn)化。

Tetrabaena屬于綠藻稱為volvocine家族的血統(tǒng)。天堂是一個模型為理解血統(tǒng)多細(xì)胞生物進(jìn)化而來的。通過研究這個簡單的藻類的基因組,一系列的遺傳機制,控制細(xì)胞分裂的方式與多細(xì)胞生物的起源有關(guān)。

費力地拼湊的整個基因組序列兩年多的海藻在一段時間內(nèi),使用各種測序方法、Featherston已經(jīng)確定了泛素蛋白酶體通路(UPP)的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用進(jìn)化多細(xì)胞生物。這個途徑參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的許多活動目標(biāo)蛋白質(zhì)破壞細(xì)胞的蛋白質(zhì)平衡從而保持謹(jǐn)慎。

“UPP被牽涉進(jìn)很多人類癌癥治療癌癥,甚至作為一個潛在的目標(biāo)。這項研究似乎改變這個途徑是重要的在這些藻類多細(xì)胞生物是怎樣進(jìn)化的,”Featherston說。

UPP是一個復(fù)雜的通路控制驅(qū)動細(xì)胞分裂的關(guān)鍵蛋白質(zhì)的細(xì)胞濃度,在許多細(xì)胞功能中發(fā)揮作用。Featherston的研究表明UPP會調(diào)節(jié)多少分歧volvocine經(jīng)歷的每個物種退化的關(guān)鍵分子,控制細(xì)胞分裂。

“最早的進(jìn)化適應(yīng)volvocines是修改后的細(xì)胞周期。多細(xì)胞volvocines進(jìn)化遺傳程序控制部門在繁殖的數(shù)量,每個物種都有一個由基因決定最大數(shù)量的分歧。一些只會分兩次繁殖而其他人可能分12次,”他說。“通常人們很多看多大的關(guān)鍵調(diào)控分子是由一個細(xì)胞,但在這里,興趣是破壞了這些分子的途徑。的細(xì)胞過程是如何監(jiān)管的另一邊。”

Featherston比較了基因組序列多細(xì)胞藻類的單細(xì)胞相對最近的,為了建立與多細(xì)胞生物的進(jìn)化相關(guān)的遺傳差異。雖然總的來說,的單細(xì)胞和多細(xì)胞藻類非常相似,他發(fā)現(xiàn)了一個小的基因家族(131)獲得了在多細(xì)胞生物的起源。

“我們這組家庭的一些趨勢。許多人發(fā)育功能,這表明他們可能是重要的對于多細(xì)胞生物的進(jìn)化,”他說。

Featherston的工作表明,多細(xì)胞生物的進(jìn)化與lineage-specific遺傳進(jìn)展。

獨立”多細(xì)胞生物的演變至少25次,但十有八九,而某些一般的生物機制——比如cells-sticking一起或修改細(xì)胞周期——可能是共享的,實際的基因驅(qū)使這些發(fā)展將主要是獨一無二的每個血統(tǒng),”他說。“幾乎所有的家庭可以找到在其他生物多樣的單細(xì)胞生物,這表明了多細(xì)胞生物的基因來自基因已經(jīng)出現(xiàn)在單細(xì)胞祖先但可能形成新的基因的復(fù)制,現(xiàn)在有新的功能。”

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