科学家揭示了解决先有鸡还是先有蛋悖论的惊人解决方案
地球上的生命可能在培育出第一批动物之前就已经发展出形成胚胎的能力。
由日内瓦大学生物化学家马琳·奥利维塔 (Marine Olivetta) 领导的一组科学家表示,一种生活在浅海淤泥中洞穴中的单细胞生物在繁殖时与动物胚胎有着惊人的相似之处。它自我分裂的方式类似于胚胎细胞分裂的过程。
有问题的生物体是一种名为帕金斯色藻,由于它已经存在了十多亿年,早在第一批动物出现之前,它的存在表明生命在蛋本身之前就已经发展了对蛋的编程。
“虽然C. perkinsii 帕金斯是单细胞物种,”解释瑞士联邦理工学院的生物化学家 Omaya Dudin 说:“这种行为表明,早在第一批动物出现在地球上之前,该物种就已经存在多细胞协调和分化过程。
多细胞动物生物都以相同的方式开始它们的生活。两个受精卵合并融合,开启了细胞分裂和生长的过程。细胞分裂的初始阶段称为卵裂,在此期间,大量细胞分裂迅速发生而没有生长,这一过程称为回文.
这个过程的结果是一团细胞,中间是空心的,就像覆盆子一样。这称为囊胚.
在动物中也观察到这一过程作为一种繁殖手段在单细胞生物中。生物体将自身分裂成多个子细胞,这些子细胞分裂并变得独立。事实上,科学家们之前已经将两者进行了类比。一个今年早些时候发表的论文提出鱼孢子虫可能是理解动物起源的极好模型。
这是因为鱼孢子虫代表了一类单细胞生物,它们在 10 多亿年前与后来产生动物的谱系分化而来。它们不是动物,但它们密切相关,动物和鱼孢子虫之间的任何相似之处都可能在谱系分化之前从共同的祖先那里继承下来。
今年早些时候,包括 Olivetti 在内的一个科学家团队发表了一篇论文描述 Palintomic 繁殖C. perkinsii 帕金斯以类似于动物有丝分裂的方式。
Dudin 和他的同事进行了一项研究C. perkinsii 帕金斯– 极少数不是寄生虫的鱼孢子虫之一 – 将其与该类的其他几个成员进行比较,看看是否可以在回文繁殖和动物胚胎分裂之间发现任何进一步的相似之处。
他们发现,在回文之后,C. perkinsii 帕金斯形成一簇细胞,就像囊胚一样。该菌落内至少有两种不同的细胞类型。然后,细胞团聚物在其生命周期的很大一部分时间里都在那个囊胚状菌落中闲逛,然后细胞最终分散并蠕动起来做自己的事情。
它与动物胚胎的发育方式惊人地相似。这表明发育可能是动物和鱼孢菌之间的祖先,并且胚胎发育的遗传编程在胚胎出现之前就已经存在。
但大自然也非常擅长复制有效的东西.有时,性状或过程在非常不同的生物体中独立出现,这一过程称为趋同进化。该C. perkinsii 帕金斯似乎很不寻常;在其他鱼孢子虫中没有观察到。
事实上,除了一些零散的部分观察外,没有其他动物亲戚的发育与动物胚胎或C. perkinsii 帕金斯.这表明趋同进化可能是答案;但我们也不能排除共同的祖先。
无论哪种方式,我们都有有趣的东西要学习。一方面,C. perkinsii 帕金斯可以揭示对所有动物进化起源的新见解。另一方面,它表明早期生命可用的遗传工具包比我们想象的要通用得多。
“未来的研究对于阐明空间细胞分化是如何建立的至关重要C. perkinsii 帕金斯,"研究人员在他们的论文中写道.“尽管如此,我们的研究表明C. perkinsii 帕金斯代表了时间和空间细胞分化之间的过渡形式,为导致动物多细胞性出现的进化机制提供了见解。
该研究已发表在自然界.