F. alba 聚集在细菌上。 (马尔科·卡克索宁)
一种罕见而神秘的粘菌可能包含有关多细胞生物出现的线索。
科学家发现,典型的单细胞物种白羊茅结合在一起形成一个侵入性整体,在其生命周期的特定阶段撕裂细菌菌落,像单个有机体一样享受盛宴。这个集体具有类似动物的特性,并且表现得像一个侵略性的动物。
这一发现可以帮助我们了解多细胞生物是如何从地球上所有生命的简单单细胞起源中出现的。
白羊茅是一种罕见且奇特的粘菌。它是在 1960 年从发现的样本中分离出来的。堪萨斯州的狗粪便;它的生命周期和行为是随后研究在培养它的实验室里。
像许多其他粘菌一样(它们实际上不是真菌,而是原生生物王国的成员,原生生物王国是一种包罗万象的群体,涵盖了所有不能被整齐地归类为动物、植物或真菌的东西),F·怀特生命周期的大部分时间都是单细胞生物,以细菌为食,这是腐烂周期的一部分。
当需要繁殖时,这些单细胞聚集,以多细胞形式聚集在一起,生长出火山状的子实体,释放孢子来生长……更多F·怀特。
它也不同于其他粘菌。F·怀特与其他粘菌相比,它与真菌的关系更为密切,并且与真菌属于同一分支。
由瑞士日内瓦大学生物学家 Christopher Toret 领导的一组研究人员希望更多地了解这种生物体鲜为人知的生命周期,因此他们开始在实验室中培养它。尽管粘菌可以以不同类型的细菌为食,但一种常见的粪便细菌称为肺炎克雷伯菌被确定为最佳共培养F·怀特早在 1979 年,研究人员就使用了这种方法。
他们培育了殖民地肺炎克雷伯菌,并介绍了细菌生命周期不同阶段的粘菌。研究人员发现了一些非常奇特和意想不到的事情:在细菌生命即将结束时,肺炎克雷伯菌食物耗尽了,F·怀特聚集成多细胞状态——不是为了结果子,而是为了以细菌为食。
当粘菌聚集在一起并移入细菌菌落时,它会形成瞬时细胞柱,形成触手状的细丝;它们类似于我们从真菌中了解到的菌丝,它们具有多种功能,包括寻找营养来源。这些细丝协同搜索并入侵细菌琼脂平板,寻找新的食物来源。
粘菌细胞聚集在一起形成这些细丝,尖端有一个“领导”细胞,后面排列着“跟随”细胞。以某种方式,这些细胞进行通信,领导者细胞向跟随者细胞发布信息。
当研究人员用激光破坏卷须中的领导细胞时,跟随细胞陷入混乱,不再能够寻找新的食物来源。当其中一个跟随细胞被破坏时,没有观察到相同的混乱。这表明细胞确实在这种多细胞状态下具有特定的作用。
研究人员说,这表明真菌菌丝有一个以前未被考虑过的起源。
“我们提出了一个假设,即菌丝可能有直接的聚集起源,”研究人员在论文中写道。
“真菌的最后共同祖先和F·怀特可能已经将变形虫细胞组装成头尾相连的树状入侵集体。”
癌症状态还利用领导者和追随者的动态来进行入侵,这表明不同种类的细胞可以因不同的原因而表现出相似的行为。这意味着F·怀特研究小组表示,这可能是一个强大的模型生物体,可以帮助我们理解多细胞生物的出现作为一个一般概念。
该研究发表于现代生物学。
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