多细胞生命源于基因偶然变异
- 发布时间:2016-01-11 01:31:10 来源:科技日报 责任编辑:罗伯特
科技日报北京1月10日电 (记者常丽君)几十亿年前,地球上的生命由单细胞构成,从细胞开始特化,自我排列成有序的组织和器官,进化出了多细胞生物,但人们对其中的分子机制却知之甚少。据美国俄勒冈大学网站消息,该校一个研究团队提出,在大约6亿年前,一次偶然的基因突变使细胞内蛋白质的相互作用发生了变化,帮我们的单细胞祖先变成了有组织的多细胞生物。
为了形成并保持有序的组织,细胞必须能协调自己与邻居的相对位置。这一过程中有丝纺锤体的方向至关重要,如果纺锤体方向不对,会导致畸形组织和癌症。在多种动物中,纺锤体的方向由一种古老的支架蛋白控制,这种支架蛋白能把纺锤体连接到细胞边缘的“标签”蛋白上。
那些复杂的系统是如何让各种细胞以有组织的方式互相合作,并进化出它们所需要的多种不同的蛋白质的?俄勒冈大学生化学家肯·普里霍达认为,只要少许变异就能进化出新的蛋白质功能。
普里霍达的实验室与加州大学伯克利分校尼古拉·金的团队合作,研究了领鞭毛虫。领鞭毛虫被认为是最接近动物的生命,生活在海水中,它们都有一个向外伸出的“尾巴”,叫做鞭毛,让其能运动和觅食。它们能以单细胞形式独立生存,也能以多细胞形式聚居。
研究人员通过基因测序和计算机模拟重建古老的蛋白质,反向追溯进化树,推测其中的变异和由此产生的蛋白质相互作用的变化。他们发现了一种重要变异,让一种酶基因的一个副本能帮助确定细胞方向,排布新产生的细胞。这打开了通向有序多细胞动物的大门,使它们最终变得不再需要“尾巴”。
普里霍达说,这项研究帮助解决了进化中的重要问题,对研究疾病状态,如癌症形成也有重要意义,因为癌症是细胞受到伤害,无法再与身体中其他细胞合作,返回到一种单细胞的独立状态。
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