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古代單細胞生物表明，胚胎發育可能早于動物進化

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古代單細胞生物表明，胚胎發育可能早于動物進化


一種動物的近親——Chromosphaera perkinsii的多細胞發育圖像 。紅色的是細胞膜 ， 藍色的是細胞核及其DNA 。該圖像是使用膨脹顯微鏡獲得的 。圖片來源：© O. Dudin - UNIGE
據日內瓦大學：Chromosphaera perkinsii是2017年在夏威夷周圍的海洋沉積物中發現的一種單細胞物種 。它在地球上存在的最初跡象可以追溯到十億多年前 ， 遠在第一批動物出現之前 。
日內瓦大學（UNIGE）的一個團隊觀察到，該物種形成的多細胞結構與動物胚胎有著驚人的相似之處 。這些觀察表明，在動物生命出現之前，負責胚胎發育的遺傳程序就已經存在 ， 或者C.perkinsii獨立進化以發展出類似的過程 。換句話說，早在“發明雞”之前，大自然就已經擁有了“創造蛋”的遺傳工具
這項研究發表在《自然》雜志上 。
地球上最早出現的生命形式是單細胞的，即由單個細胞組成，如酵母或細菌 。后來，動物——多細胞生物——進化了，從單個卵細胞發育成復雜的生物 。這種胚胎發育遵循動物物種之間非常相似的精確階段，可以追溯到動物出現之前的一個時期 。然而，從單細胞物種到多細胞生物的轉變仍然知之甚少 。
Omaya Dudin最近被任命為UNIGE理工學院生物化學系的助理教授，曾是EPFL的SNSF Ambizione研究員，他和他的團隊專注于原生生物的祖先物種Chromosphaera perkinsi（C.perkinsi） 。這種單細胞生物在十億多年前從動物進化系中分離出來 ， 為可能導致向多細胞過渡的機制提供了寶貴的見解 。
通過觀察C.perkinsi，科學家們發現這些細胞一旦達到最大大?。?就會分裂而不再生長，形成類似于動物胚胎發育早期階段的多細胞菌落 。前所未有的是，這些菌落在其生命周期的三分之一左右持續存在 ， 并且至少包含兩種不同的細胞類型，這對這種生物體來說是一個令人驚訝的現象 。
“盡管C.perkinsii是一種單細胞物種，但這種行為表明，早在第一批動物出現在地球上之前 ， 多細胞協調和分化過程就已經存在于該物種中，”領導這項研究的Dudin解釋道 。
更令人驚訝的是，這些細胞的分裂方式和它們所采用的三維結構令人聯想到動物胚胎發育的早期階段 。與John Burns博士（畢格羅海洋科學實驗室）合作 ， 對這些菌落內遺傳活動的分析揭示了與動物胚胎中觀察到的有趣相似之處，這表明控制復雜多細胞發育的遺傳程序早在十億多年前就存在了 。
UNIGE科學院生物化學系的實驗室技術員、該研究的第一作者Marine Olivetta觀察到：“這很有趣 ， 最近發現的一種物種使我們可以追溯到十億多年前 。”
事實上，這項研究表明，胚胎發育的原理在動物之前就存在了，或者多細胞發育機制在C.perkinsii中是單獨進化的 。
這一發現也可能為關于6億年前類似胚胎的化石的長期科學爭論提供新的線索，并可能挑戰多細胞的某些傳統概念 。