A. Queenslandica 软骨细胞的 SEM。 (丽贝卡·费斯饰演)
一开始,生活很简单。然后,大约五亿年前,生物学变得复杂。相同的细胞摆脱了从众的束缚,并在它们之间分担家务,进化成了动物王国的第一批成员。
这种动物原型究竟是什么样子长期以来一直是争论的话题。一项新的研究揭示了古代微生物和原始动物之间的界限可能已经被一种早期形式的微生物所跨越。。
如今,生物学家倾向于支持“地球上第一个动物”的两个竞争者之一。在一个角落里,有海绵队。在对面的角落里,团队梳子果冻。
每个阵营都有充分的理由怀疑动物界的祖先比其他任何门都更类似于他们的特定门。
海绵具有我们想象中的原始动物的解剖结构。栉水母看起来要复杂得多,但它们的基因组看起来非常古老。
澳大利亚昆士兰大学的生物学家现在通过分析所谓的海绵细胞内的遗传密码,超越了海绵细胞内的遗传密码。转录组- 细胞生命过程中遗传活动的描述。
转录组分析正迅速成为那些想要了解具有相同基因组的细胞如何以独特方式表现的研究人员的首选工具。
“这项技术只是在过去几年才被使用,但它帮助我们最终解决了一个古老的问题,发现了一些与任何人曾经提出的完全相反的东西,”生物学家桑迪·德格南说。
“现在我们有机会重新想象产生第一批动物的步骤,以及将单细胞转变为多细胞动物生命的基本规则。”
与所有动物一样,构成我们身体的细胞各自适合执行特定任务。这种分化使我们的生物体与仅仅粘在一起的均匀细胞团块不同,希望在数量上有安全性。
一个多世纪以来,生物学家将那些最早分化的群体想象为现代成员的近亲。多孔菌门– 不起眼的海绵。
由于它们肠道内的软骨细胞看起来很像自由生活的尾巴鞭打的生物体,称为领鞭毛虫,生物学家认为“世界上第一只动物”的案件已经结束。
“几十年来,生物学家一直认为现有的理论是理所当然的,因为海绵领细胞看起来非常像单细胞领鞭毛虫——这种生物体被认为是动物现存的最近亲,”德格南说。
但生物学家都知道,外表往往具有欺骗性。
领鞭毛虫看起来可能只是在 6 亿年前的一个阳光明媚的日子里简单地组合起来形成了一块海绵,但研究表明,显着差异在各自的基因组中和生物化学。
为了进一步测试这种联系,德格南和她的研究团队比较了三种不同类型的转录组、行为和生命周期。昆士兰双足龙海绵组织与领鞭毛虫和其他两种类似的单细胞生物的海绵组织相同。
这不太像比较海绵和前动物细胞的基因库,而更像是分析他们的借书卡,看看他们是否正在阅读共享的书单。事实证明,海绵肠道细胞和领鞭毛虫根本不属于同一个读书俱乐部。
更令人惊讶的是,借书卡属于一种未分化的海绵细胞,称为多能间充质细胞。古细胞。海绵中尚未决定的细胞看起来更像是早期动物的祖先,而不是那些已经转化为肠道或皮肤细胞的细胞。
德格南的同事说:“我们发现最早的多细胞动物可能不像现代的海绵细胞,而更像是可转换细胞的集合。”海洋科学家伯尼·德格南。
“可以说,动物界所有细胞的曾曾曾祖母可能与干细胞非常相似。”
从某些方面来说,这很有意义。与植物和真菌相比,动物由更多种类的细胞类型组成。
发展快速交换面孔的能力可能会给我们的动物祖先在群体中带来优势。第一批动物可能通过不断进化的监管系统而使自己与众不同,这些系统允许多种形式的分化细胞同时存在于同一种群中。
理解这一点的意义超出了我们的进化范围。它还可以帮助我们解开背后的复杂性。
干细胞团队还处于早期阶段,但很明显,关于最早动物的争论还远未结束。
这项研究发表于自然。