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「先有雞還是先有蛋?」科學家發現早期生命演化線索

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「先有雞還是先有蛋?」科學家發現早期生命演化線索

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https://www.stheadline.com/world-topics/3400990/%E5%85%88%E6%9C%89%E9%9B%9E%E9%82%84%E6%98%AF%E5%85%88%E6%9C%89%E8%9B%8B%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AE%B6%E7%99%BC%E7%8F%BE%E6%97%A9%E6%9C%9F%E7%94%9F%E5%91%BD%E6%BC%94%E5%8C%96%E7%B7%9A%E7%B4%A2

"先有鸡还是先有蛋?"这个古老的问题一直困扰着人们。最近,日内瓦大学研究团队通过研究一种古老的单细胞生物,发现了"造蛋"的关键基因,其出现时间可能远早于动物进化历程。这一发现为理解生命起源和胚胎发育提供了新的线索。

"先有鸡?还是先有蛋?"这个问题看似无解,但科学家认为它实际上隐藏着关于生命演化的深刻奥秘。最近,日内瓦大学(University of Geneva)的研究团队通过研究一种古老的单细胞生物,发现了"造蛋"的关键基因,其出现时间可能远早于动物的进化历程。

科学网站《IFLScience》报道,科学家长期以来都认为,从单一受精卵(zygote)发育成多细胞胚胎的胚胎发生(embryogenesis)过程,是动物演化过程中高度保守的现象。然而,这个关键过程的起源和演化机制仍然充满未知。地球上的生命最初是单细胞生物,那么,究竟是什么样的机制,让单细胞生物演化成复杂的多细胞动物?


领导此研究的杜丁(Omaya Dudin)博士

研究团队选择了一种最近才被发现的远亲——一种单细胞原生生物"染色球藻"(Chromosphaera perkinsii)。这种单细胞生物在数十亿年前就与动物的演化路途分道扬镳,提供了研究早期生命演化的珍贵线索。

通过"长期明视场活体成像技术"(long-term brightfield live imaging),研究团队在实验室中观察了染色球藻的生长过程。他们发现,与动物胚胎发育的"分裂期"(cleavage)惊人地相似,染色球藻细胞在约65小时后会分裂成多细胞群落,且不再继续生长。


这组图片展示了单细胞生物"染色球藻"(Chromosphaera perkinsii)的多细胞发育过程。此生物被认为是动物的近亲,其细胞从单个细胞开始逐步分裂成多细胞结构。蓝色部分显示细胞核,红色部分则标示细胞质,清楚展现了细胞分裂的阶段性变化。(取自Nature期刊)

更进一步的研究,着重分析了染色球藻在此阶段的基因表达和产生的生物分子。研究结果表明,染色球藻在细胞分裂前,会积累关键细胞成分,如蛋白质和脂质,其模式与动物卵母细胞成熟过程极为相似。这意味着,在动物出现之前,染色球藻就已具备了类似动物生殖系统的分子工具箱。


科学家通过研究新发现的海洋单细胞原生生物"染色球藻"来探索生命的起源。

领导此研究的杜丁(Omaya Dudin)博士表示:"尽管染色球藻是单细胞生物,其行为却展现了多细胞协调和分化机制的存在,时间远早于第一批动物出现。"这项发现不仅让我们一窥数十亿年前生命演化的奥秘,也为理解生命起源、胚胎发育的起源以及生物复杂性的演化提供了新的线索。

研究第一作者奥利维塔(Marine Olivetta)指出:"能通过研究一个如此古老的物种,让我们得以回溯生命演化的历程,这是非常令人兴奋的发现。"

此研究成果已发表于顶尖学术期刊《自然》(Nature)。

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