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東京大學(xué)研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)世界最小的多細(xì)胞生物

發(fā)現(xiàn)世界最小的多細(xì)胞生物
目前認(rèn)為多細(xì)胞生物是由單細(xì)胞生物進(jìn)化而來。與綠藻綱群體性的團(tuán)藻目親緣關(guān)系相近的生物群,從單細(xì)胞的單胞藻到500個細(xì)胞以上所組成的團(tuán)藻,存在單細(xì)胞生物至多細(xì)胞生物的中間物種,因此被認(rèn)為是研究從單細(xì)胞生物進(jìn)化至多細(xì)胞生物的模式生物群。

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圖解:顯微鏡下的Tetrabaena socialis
東京大學(xué)理學(xué)研究所的研究團(tuán)隊,以解開進(jìn)化生物學(xué)上從單細(xì)胞生物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉?xì)胞生物的機(jī)制為目的,將研究焦點置于細(xì)胞數(shù)目最少的群體性團(tuán)藻目Tetrabaena socialis, 其個體僅由4個細(xì)胞組成,是廣泛分布于世界各地的淡水藻類,4個細(xì)胞聚集排列整齊如四葉片型。根據(jù)最近研究認(rèn)為,Tetrabaena socialis是群體性團(tuán)藻當(dāng)中最初期出現(xiàn)的。
包含Tetrabaena socialis在內(nèi)的群體性團(tuán)藻目,其細(xì)胞與單細(xì)胞生物的單胞藻類似,透過細(xì)胞壁結(jié)合在一起。但是多細(xì)胞生物要成為一完整個體,各細(xì)胞都須具有全體的一部分之機(jī)能,采取與單細(xì)胞生物相異的細(xì)胞構(gòu)造。另外,群體性團(tuán)藻的生殖細(xì)胞,藉由細(xì)胞分裂,增殖至與親代相同的細(xì)胞數(shù),成為次一世代的子群體。該過程剛分裂完成的子細(xì)胞個體間,能互相聯(lián)絡(luò),形成多細(xì)胞個體的外形結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞數(shù)量較多的群體性團(tuán)藻,其子細(xì)胞間藉由原生質(zhì)間橋梁結(jié)構(gòu)來進(jìn)行訊息聯(lián)絡(luò)。其個體部分的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞間的聯(lián)絡(luò)構(gòu)造二種不同特征,被認(rèn)為是多細(xì)胞生物基本且重要的要素。
他們首先確立Tetrabaena socialis的藻類培養(yǎng)方式,并藉由免疫螢光染色法3來觀察染色的特定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),證實該藻類與單胞藻的特征不同。單胞藻具有旋轉(zhuǎn)對稱的鞭毛結(jié)構(gòu),但Tetrabaena socialis 與多細(xì)胞生物的群體性團(tuán)藻相同,具有非旋轉(zhuǎn)對稱的鞭毛結(jié)構(gòu),它的4個細(xì)胞都各自有多細(xì)胞個體的一部分機(jī)能。經(jīng)進(jìn)一步藉由穿透式電子顯微鏡觀察Tetrabaena socialis 的子細(xì)胞發(fā)育過程,發(fā)現(xiàn)子細(xì)胞間藉由原生質(zhì)間橋梁互相聯(lián)絡(luò)。
他們在該研究觀察到Tetrabaena socialis具有單細(xì)胞相異之鞭毛結(jié)構(gòu)及原生質(zhì)間橋梁,認(rèn)為它并非僅是4個細(xì)胞聚集在一起的生物,而是4個細(xì)胞經(jīng)由整合,形成一個多細(xì)胞生物,此為群體性團(tuán)藻的重要特征,因此推測由4個細(xì)胞所形成的Tetrabaena socialis,是2億年前形成,是現(xiàn)在仍遺留的活化石,可說是世界上細(xì)胞數(shù)目最少的多細(xì)胞生物。
解釋:
1.團(tuán)藻目(Volvocine green algae) :棲息于水池或湖泊等淡水域,4個細(xì)胞以上集合所成的綠藻之一生物群。各細(xì)胞具有等長的鞭毛,以進(jìn)行移動。
2.原生質(zhì)間橋梁(Cytoplasmic bridges between protoplasts) :細(xì)胞間藉由該結(jié)構(gòu)進(jìn)行訊息聯(lián)絡(luò)。
3.免疫螢光染色法(immunofluorescence):外界物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)時,會誘發(fā)免疫系統(tǒng)啟動,僅特定的抗體會與特定抗原結(jié)合,發(fā)生抗原抗體反應(yīng)。利用此特性,透過使用螢光色素標(biāo)識的抗體,能藉由螢光顯微來觀察與抗體相結(jié)合的特定物質(zhì)。

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