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      單細(xì)胞演變成多細(xì)胞生物
      
			
      
				2018-12-14 11:18:00
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      生命中一個(gè)重大的進(jìn)化問題是單細(xì)胞生物如何以及為什么組織起來生活在一個(gè)群體中，從而形成多細(xì)胞生命形式。博士生，約翰內(nèi)斯堡威特沃特斯蘭德大學(xué)復(fù)雜性實(shí)驗(yàn)室演化的Jonathan Featherston通過解碼最簡單的多細(xì)胞生物之一的基因組序列回答了至少部分問題- 四細(xì)胞alga Tetrabaena socialis。他的研究成果發(fā)表在分子生物學(xué)和進(jìn)化論上。
      

      單細(xì)胞演變成多細(xì)胞生物
      

      Tetrabaena是被稱為volvocine血統(tǒng)的綠藻系列的成員。血統(tǒng)是了解多細(xì)胞如何進(jìn)化的典型譜系。通過研究這種簡單藻類的基因組，控制細(xì)胞分裂方式的許多遺傳機(jī)制與多細(xì)胞的起源有關(guān)。通過使用各種基因組測序方法精心拼接藻類的全基因組序列，使用各種基因組測序方法，F(xiàn)eatherston已將泛素蛋白酶體途徑(UPP)鑒定為在多細(xì)胞性進(jìn)化中起關(guān)鍵作用的過程。該途徑涉及通過靶向蛋白質(zhì)進(jìn)行破壞來調(diào)節(jié)細(xì)胞中的許多活性，從而保持細(xì)胞中蛋白質(zhì)的仔細(xì)平衡。“UPP已經(jīng)涉及許多人類癌癥，甚至作為治療癌癥的潛在目標(biāo)。從這項(xiàng)研究看，這種途徑的改變似乎對這些藻類中多細(xì)胞的進(jìn)化有重要意義，”Featherston說。
      

      UPP是一種復(fù)雜的途徑，可控制驅(qū)動(dòng)細(xì)胞分裂的關(guān)鍵蛋白的細(xì)胞濃度，并在許多細(xì)胞功能中發(fā)揮作用。Featherston的研究表明，UPP可能通過降解控制細(xì)胞分裂的關(guān)鍵分子來調(diào)節(jié)每種volvocine經(jīng)歷的分裂數(shù)量。“volvocines中最早的進(jìn)化適應(yīng)之一是一個(gè)經(jīng)過修飾的細(xì)胞周期。多細(xì)胞體外培養(yǎng)物進(jìn)化出一種遺傳程序，用于控制繁殖過程中的分裂數(shù)量，其中每個(gè)物種具有遺傳編程的最大分裂數(shù)。有些只會在繁殖期間分裂兩次而其他人可能會分裂12次，“他說。“通常人們會關(guān)注細(xì)胞產(chǎn)生多少關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子，但這里的興趣在于破壞這些分子的途徑。它是細(xì)胞過程如何受到調(diào)節(jié)的另一面。”
      

      Featherston將多細(xì)胞藻類的基因組序列與其最近的單細(xì)胞藻類相比較，以確定與多細(xì)胞進(jìn)化相關(guān)的遺傳差異。總的來說，單細(xì)胞和多細(xì)胞藻類非常相似，他鑒定了一小部分基因家族(131)，它們是在多細(xì)胞的起源上獲得的。“我們從這一系列家族中汲取了一些趨勢。許多人都有發(fā)育功能，這表明它們可能對多細(xì)胞的進(jìn)化很重要，”他說。Featherston的研究表明，多細(xì)胞的進(jìn)化與譜系特異性遺傳發(fā)展有關(guān)。“多細(xì)胞性已獨(dú)立發(fā)展至少25次，但很可能在某些一般生物學(xué)機(jī)制 - 如細(xì)胞粘附或修飾的細(xì)胞周期 - 可能被共享的情況下，推動(dòng)這些發(fā)展的實(shí)際基因?qū)⒅饕敲總€(gè)譜系所獨(dú)有的，”他說。“幾乎所有在其他生物體中發(fā)現(xiàn)的家族都可以在多種單細(xì)胞生物體中發(fā)現(xiàn)，這表明產(chǎn)生多細(xì)胞的基因來源于已存在于單細(xì)胞祖先中的基因，但可能已被復(fù)制形成現(xiàn)在有新功能的新基因。“
      
			

			
        
      
			
      
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