动物的起源
所有的动物都是以相同的方式产生的：一个由卵子和精子融合而成的单细胞合子经过一系列精确协调的过程，发育成复杂的多细胞胚胎，进而成为成体。
胚胎发育的第一步被称为卵裂，它包含一系列不涉及细胞生长的同步细胞分裂。据推测，在6亿多年前的多细胞动物的最近共同祖先中，这种细胞分裂模式就已经存在。尽管动物的早期胚胎发生具有惊人的保守性，但这一过程是如何以及何时首次出现的，仍一直困扰着科学家。
在一项于近期发表于《自然》杂志的研究中，一个研究团队在一个史前单细胞物种——Chromosphaera perkinsii中，观察到类似动物胚胎的细胞分裂。
Chromosphaera perkinsii的细胞显示出明显的极性，细胞核在第一次分裂前有明确的皮质定位。红色部分是微管，蓝色部分为DNA，黄色部分为核被膜。（图/O. Dudin / UNIGE）
单细胞物种的细胞分裂
C. perkinsii是一种于2017年在夏威夷周围的海洋沉积物中发现的单细胞物种，它们在地球上出现的最早迹象可以追溯到10亿年前，远远早于第一批动物的出现。
在新的研究中，研究人员通过将时间分辨成像和转录物组学分析相结合，对C. perkinsii进行了观测。他们发现，这些细胞一旦达到最大尺寸，就不会再继续生长，而是分裂，形成多细胞群落。而且前所未见的是，他们还发现这些群落持续了大约三分之一的生命周期，并且这些群落会分裂成三种类型的自生细胞，然后这些细胞最终会长成圆形的巨细胞。
这对于这类生物来说是一个令人惊讶的现象，它与动物胚胎发育的早期阶段非常类似。在动物中，单细胞胚胎会通过一轮一轮无关乎生长的细胞分裂方式进行分裂，然后动物会在达到最终形态之前进行细胞分化。
Chromosphaera perkinsii的多细胞发育图像。红色的是细胞膜，蓝色的是包含DNA的细胞核。（图/DudinLab）
而且更令人惊讶的是，研究人员还发现这些细胞分裂的方式以及它们采用的三维结构，也与动物胚胎发育的早期阶段惊人相似。这样的观测结果意味着，胚胎发育可能在动物进化之前就已经存在。
研究人员还对这些群落的遗传活动进行了分析，发现它们与在动物胚胎中观察到具有显著的相似性，这表明控制复杂多细胞发育的遗传程序在10亿年前就已经存在了。
先有蛋，后有鸡？
这项研究表明，通过观察C. perkinsii这种单细胞物种，研究人员揭示了早在地球上的第一批动物出现之前，多细胞协调和分化过程就已经在这个物种身上出现。这样的结果可将挑战某些传统的多细胞概念。
研究人员表示，能够用一个于近年发现的物种来追溯10亿多年前的生命史，是一件非常神奇的事。他们认为，这样的观测结果表明，要么负责胚胎发育的遗传机制在动物生命出现之前就已经存在，要么多细胞发育机制在Chromosphaera perkinsii独立地进化了。换言之，大自然早在“发明鸡”之前就拥有了“创造蛋”的遗传工具。
#创作团队：
编译：糖兽
排版：雯雯
#参考来源：
https://www.unige.ch/medias/en/2024/loeuf-ou-la-poule-un-unicellulaire-ancestral-dit-loeuf
https://www.nature.com/articles/d41586-024-03468-1
#图片来源：
封面图&首图：O. Dudin / UNIGE
热门跟贴