科學(xué)家們可能發(fā)現(xiàn)了簡(jiǎn)單和復(fù)雜細(xì)胞之間缺失的聯(lián)系，這些細(xì)胞構(gòu)成了所有的動(dòng)物、植物和真菌。

科學(xué)家們認(rèn)為，被稱為“古太古生物”的單細(xì)胞生物存在于原始細(xì)菌（缺乏細(xì)胞核的細(xì)菌）和進(jìn)化時(shí)間線上更復(fù)雜的細(xì)胞（或真核生物）之間。就像他們的細(xì)菌表親一樣，太古宙缺乏一個(gè)核，但微生物含有DNA和DNA復(fù)制酶，與真核生物中的酶非常相似。

一些科學(xué)家推斷，真核生物大約在20億年前從這些中間生物體進(jìn)化而來，當(dāng)時(shí)一個(gè)古老的古細(xì)菌抓住一個(gè)經(jīng)過的微生物，把它吸進(jìn)它的細(xì)胞腹，并將它轉(zhuǎn)化為一個(gè)臨時(shí)的核。另一些人則認(rèn)為，一個(gè)祖先的古生菌發(fā)出了由其自身細(xì)胞壁構(gòu)建的游蕩的“blebs”，該“blebs”連接并整合了有用的單細(xì)胞生物，其功能類似于現(xiàn)代細(xì)胞器，或細(xì)胞內(nèi)具有特殊功能的類似器官的結(jié)構(gòu)。

圍繞這一重大進(jìn)化事件的細(xì)節(jié)仍然模糊不清，部分原因是科學(xué)家?guī)缀鯖]有發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單和復(fù)雜細(xì)胞之間過渡時(shí)期的證據(jù)。但現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)找到了原核生物和真核生物之間的一個(gè)潛在橋梁：它們的蛋白質(zhì)中編碼的驚人相似性。

在真核生物中，某些蛋白質(zhì)攜帶短序列，稱為核定位信號(hào)或NLS，以進(jìn)入細(xì)胞核。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與NLSs結(jié)合，然后護(hù)送另一個(gè)分子通過核膜的孔隙。從本質(zhì)上講，NLS就像一個(gè)蜂窩安全徽章。

根據(jù)9月10日發(fā)表在《分子生物學(xué)與進(jìn)化》雜志上的研究，雖然太古宙缺乏細(xì)胞核，但它們的一些蛋白質(zhì)仍帶有類似NLS的徽章。作者認(rèn)為NLSS早于核的起源，可能是一個(gè)進(jìn)化的墊腳石，使古細(xì)菌逐漸進(jìn)化成復(fù)雜的生命。

耶魯大學(xué)博士后研究員、該研究的合著者、進(jìn)化生物學(xué)家謝爾蓋·梅爾尼科夫說：“自然往往是從它已經(jīng)擁有的東西中發(fā)明出來的?！?/p>

這些NLS徽章提供了簡(jiǎn)單和復(fù)雜細(xì)胞之間的中間形式的證據(jù)-這一發(fā)現(xiàn)相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)了一種類似鳥類的恐龍或爬行魚類作為古生物學(xué)家，梅爾尼科夫告訴利夫科學(xué)。在國家生物技術(shù)信息中心研究蛋白質(zhì)和基因組進(jìn)化的計(jì)算生物學(xué)家Aravind Iyer說：“這對(duì)于宣稱這些存在于太古宙是相當(dāng)獨(dú)特的......甚至沒有人認(rèn)為他們應(yīng)該在太古宙尋找NLS，但目前的研究沒有涉及?！?/p>

但并不是每個(gè)人都相信：兩位專家告訴LiveScience，NLS可能不是進(jìn)化的冒煙槍，它顯示了簡(jiǎn)單的細(xì)胞是如何進(jìn)化成更復(fù)雜的細(xì)胞的。

有關(guān)學(xué)生想知道的細(xì)胞

梅爾尼科夫沒有挖掘骨骼遺骸，而是挖掘細(xì)胞的核糖體蛋白，以拼湊他們的進(jìn)化歷史。（核糖體是幫助組裝蛋白質(zhì)的細(xì)胞工廠。

梅爾尼科夫說：“只有少數(shù)幾個(gè)基因是無處不在的，”這意味著它們存在于所有生命形式中。他解釋說，大約一半的保守基因編碼核糖體蛋白，這一事實(shí)表明，這些蛋白質(zhì)有著漫長(zhǎng)的進(jìn)化遺產(chǎn)，可能會(huì)追溯到生命本身的開始。在真核生物中，核糖體蛋白進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)行修飾，然后在細(xì)胞質(zhì)中建立商店；由于它們的NLS，它們很容易進(jìn)入細(xì)胞核。

通過比較從生命的所有三個(gè)結(jié)構(gòu)域-Archaea、細(xì)菌和Eukarya-中取樣的核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)，Melnikov旨在發(fā)現(xiàn)這些特征序列。他所調(diào)查的古希臘團(tuán)體是今天在自然界中可以找到的團(tuán)體之一。

瞧瞧，梅爾尼科夫和他的同事發(fā)現(xiàn)了四種裝有與真核生物相似的安全徽章的古蛋白。類N L S序列出現(xiàn)在多組太古宙中，因此研究人員推斷這一特征出現(xiàn)在考古學(xué)進(jìn)化史的早期。（然而，在太古宙，NLS可能主要幫助生物體更容易識(shí)別核酸，DNA和RNA的構(gòu)建塊。雖然真核細(xì)胞NLS也具有這種功能，但它們以幫助蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核而聞名。

研究小組繼續(xù)測(cè)試NLSs在生命王國中的功能是否可以互換，并將真核生物徽章?lián)Q成了古生物徽章。在光學(xué)顯微鏡下，考古學(xué)N LS似乎就像真核細(xì)胞NLS一樣工作，并允許它們的相關(guān)蛋白VIP進(jìn)入細(xì)胞核。專家說，盡管有著相同的功能，但真核生物和考古學(xué)中的NLS可能與進(jìn)化無關(guān)。

例如，Iyer對(duì)這一發(fā)現(xiàn)仍然持懷疑態(tài)度。NLS由五到六個(gè)蛋白質(zhì)組成，稱為氨基酸.Iyer告訴LiveScience公司，由于NLS的短長(zhǎng)度和特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，它在統(tǒng)計(jì)上很可能僅僅是偶然地出現(xiàn)在蛋白質(zhì)中。

換句話說，古生物序列和真核生物序列可能是獨(dú)立出現(xiàn)的，因此不會(huì)在進(jìn)化上相關(guān)。伊耶爾說，如果進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)更多蛋白質(zhì)中的古NLSS，他會(huì)更有信心，這些蛋白質(zhì)類似于真核生物中進(jìn)入細(xì)胞核的蛋白質(zhì)。

英國分子細(xì)胞生物學(xué)研究所的細(xì)胞和進(jìn)化生物學(xué)家BuzzBaum在一封電子郵件中對(duì)LiveScience說：“最終，這只能表明這些（類似于NLS的）序列可能先于細(xì)胞核?！彼忉屨f，與現(xiàn)代真核生物有許多遺傳相似之處的始祖仍然缺乏細(xì)胞核和細(xì)胞器，因此很難看出這些NLS是如何導(dǎo)致細(xì)胞核的發(fā)展的。