多細胞生命源于基因偶然變異
- 發(fā)布時間：2016-01-11 01:31:10 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京1月10日電 （記者常麗君）幾十億年前，地球上的生命由單細胞構成，從細胞開始特化，自我排列成有序的組織和器官，進化出了多細胞生物，但人們對其中的分子機制卻知之甚少。據(jù)美國俄勒岡大學網站消息，該校一個研究團隊提出，在大約6億年前，一次偶然的基因突變使細胞內蛋白質的相互作用發(fā)生了變化，幫我們的單細胞祖先變成了有組織的多細胞生物。
為了形成并保持有序的組織，細胞必須能協(xié)調自己與鄰居的相對位置。這一過程中有絲紡錘體的方向至關重要，如果紡錘體方向不對，會導致畸形組織和癌癥。在多種動物中，紡錘體的方向由一種古老的支架蛋白控制，這種支架蛋白能把紡錘體連接到細胞邊緣的“標簽”蛋白上。
那些復雜的系統(tǒng)是如何讓各種細胞以有組織的方式互相合作，并進化出它們所需要的多種不同的蛋白質的？俄勒岡大學生化學家肯·普里霍達認為，只要少許變異就能進化出新的蛋白質功能。
普里霍達的實驗室與加州大學伯克利分校尼古拉·金的團隊合作，研究了領鞭毛蟲。領鞭毛蟲被認為是最接近動物的生命，生活在海水中，它們都有一個向外伸出的“尾巴”，叫做鞭毛，讓其能運動和覓食。它們能以單細胞形式獨立生存，也能以多細胞形式聚居。
研究人員通過基因測序和計算機模擬重建古老的蛋白質，反向追溯進化樹，推測其中的變異和由此產生的蛋白質相互作用的變化。他們發(fā)現(xiàn)了一種重要變異，讓一種酶基因的一個副本能幫助確定細胞方向，排布新產生的細胞。這打開了通向有序多細胞動物的大門，使它們最終變得不再需要“尾巴”。
普里霍達說，這項研究幫助解決了進化中的重要問題，對研究疾病狀態(tài)，如癌癥形成也有重要意義，因為癌癥是細胞受到傷害，無法再與身體中其他細胞合作，返回到一種單細胞的獨立狀態(tài)。
