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

        單細胞演變成多細胞生物
        

        Tetrabaena是被稱為volvocine血統(tǒng)的綠藻系列的成員。血統(tǒng)是了解多細胞如何進化的典型譜系。通過研究這種簡單藻類的基因組，控制細胞分裂方式的許多遺傳機制與多細胞的起源有關。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)鑒定為在多細胞性進化中起關鍵作用的過程。該途徑涉及通過靶向蛋白質進行破壞來調節(jié)細胞中的許多活性，從而保持細胞中蛋白質的仔細平衡。“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。從這項研究看，這種途徑的改變似乎對這些藻類中多細胞的進化有重要意義，”Featherston說。
        

        UPP是一種復雜的途徑，可控制驅動細胞分裂的關鍵蛋白的細胞濃度，并在許多細胞功能中發(fā)揮作用。Featherston的研究表明，UPP可能通過降解控制細胞分裂的關鍵分子來調節(jié)每種volvocine經(jīng)歷的分裂數(shù)量。“volvocines中最早的進化適應之一是一個經(jīng)過修飾的細胞周期。多細胞體外培養(yǎng)物進化出一種遺傳程序，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。“通常人們會關注細胞產生多少關鍵調節(jié)分子，但這里的興趣在于破壞這些分子的途徑。它是細胞過程如何受到調節(jié)的另一面。”
        

        Featherston將多細胞藻類的基因組序列與其最近的單細胞藻類相比較，以確定與多細胞進化相關的遺傳差異?？偟膩碚f，單細胞和多細胞藻類非常相似，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胞的進化很重要，”他說。Featherston的研究表明，多細胞的進化與譜系特異性遺傳發(fā)展有關。“多細胞性已獨立發(fā)展至少25次，但很可能在某些一般生物學機制 - 如細胞粘附或修飾的細胞周期 - 可能被共享的情況下，推動這些發(fā)展的實際基因將主要是每個譜系所獨有的，”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胞生物體中發(fā)現(xiàn)，這表明產生多細胞的基因來源于已存在于單細胞祖先中的基因，但可能已被復制形成現(xiàn)在有新功能的新基因。“
        
			

			
          
        
			
        
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