详细揭示藻类细胞分裂：比勒菲尔德大学研究团队取得突破性进展

详细揭示藻类细胞分裂：比勒菲尔德大学研究团队取得突破性进展

比勒菲尔德大学的研究人员最近在藻类细胞分裂研究领域取得了突破性进展。他们使用共焦激光扫描显微镜（CLSM）捕捉到了微藻团藻活细胞分裂的高分辨率三维图像，并揭示了参与该过程的五个关键特征。这些发现不仅增进了我们对藻类细胞分裂机制的理解，还揭示了藻类在进化过程中如何结合了动物和植物细胞分裂的特点。

细胞分裂是确保生物体生长和更新的基本过程，对所有生物体都至关重要。然而，这一过程在不同生物体中存在显著差异。到目前为止，人们对藻类的有丝分裂（细胞分裂）机制知之甚少。比勒菲尔德大学的研究团队通过使用共焦激光扫描显微镜（CLSM），成功捕捉到了微藻团藻活细胞分裂的高分辨率三维图像，并确定了参与该过程的新细胞结构。这项研究由生物学院的Armin Hallmann教授领导，研究成果已在《植物细胞》期刊上公开发表。

细胞是生命的最小组织单位，包含生命必需的所有组成部分，是重要生化反应发生的地方。在酶的帮助下，物质和能量发生转化，这一过程也称为新陈代谢。细胞内部是分开的，通过细胞膜保护其免受环境影响。遗传物质以DNA形式存储在细胞核中。

当细胞通过有丝分裂进行分裂时，它首先将其细胞核分成两个具有相同遗传物质的相同子核。然后细胞的其余部分分裂并产生两个相同的子细胞。这一复杂过程必须非常精确地进行，以确保整个遗传物质准确地分离到两个子细胞核中。

藻类Volvox carteri的细胞分裂结合了动物和植物的特征

“细胞分裂是生物体最基本的过程之一。它基本上是在数百万年的进化过程中保存下来的，并且可以在所有生物体中找到，”比勒费尔德植物细胞和发育生物学研究小组的负责人Hallmann博士说。然而，动物、真菌、植物和藻类的细胞分裂机制各有特点。

多细胞绿藻Volvox carteri就是一个特别有趣的例子。 “它在有丝分裂中表现出动物和植物的特征，”Hallmann博士说。研究人员现在已经能够在他们的研究中阐明这一现象。 “到目前为止，研究人员对这种绿藻有丝分裂的确切过程知之甚少。”

通过分析，科学家们已经能够确定对微藻团藻有丝分裂至关重要的五个特征。

前两个特征涉及微藻核的包膜。 “核膜不会像通常的情况那样在有丝分裂开始时解体，而是一直保持在原位，直到核分裂完成前不久，”霍尔曼博士说。 “相反，它变得多孔且可渗透，因此细胞成分在细胞核内部和细胞质（围绕细胞核的液体）之间交换。因此，在一定时间内，细胞核失去了其作为受限反应空间的典型特性，尽管核膜仍然存在。”

第三个特征与细胞的中心体有关。这些细胞结构在有丝分裂纺锤体的组织中发挥着核心作用。有丝分裂纺锤体以这样的方式排列染色体，使它们可以准确地分离到两个新形成的细胞核中。

“我们已经证明中心体在团藻有丝分裂中发挥着至关重要的作用，尽管它们位于核膜之外。它们形成了在核膜内的核分裂纺锤体的帮助下组织遗传物质精确分裂的基本结构。到目前为止，我们只了解动物细胞分裂中中心体对纺锤体的组织，”他说。

第四个特征是在有丝分裂结束时形成特定的丝状结构，即藻质体。细胞核分裂后，细胞的其余部分也必须分裂，以便新形成的细胞最终能够彼此分离。动态藻质体是形成最终分裂细胞的分裂沟的基础，而植物形成不同的结构，最终导致形成分离的固体细胞壁。 “藻类的特殊之处在于，藻质体是通过回收核分裂纺锤体直接形成的，这样就不再需要它了，”他解释道。

最后，研究人员能够检测到细胞分裂过程中细胞整个内部结构以及核膜的巨大动态。