古老的单细胞生物表明胚胎发育可能存在于动物进化之前

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Chromosphaera perkinsii 是一种单细胞生物，于 2017 年在夏威夷周围的海洋沉积物中被发现。该生物在地球上出现的最早迹象可以追溯到 10 亿多年前，远早于第一批动物的出现。
日内瓦大学 (UNIGE) 的一个研究小组观察到，该物种形成的多细胞结构与动物胚胎有着惊人的相似之处。这些观察结果表明，负责胚胎发育的遗传程序在动物生命出现之前就已经存在，或者 C. perkinsii 独立进化以发展出类似的过程。换句话说，大自然早在“发明鸡”之前就拥有了“创造鸡蛋”的遗传工具。
该研究发表在《自然》杂志上。
地球上出现的第一批生命形式是单细胞的，即由单个细胞组成，例如酵母或细菌。后来，动物（多细胞生物）进化而来，从单个卵细胞发育成复杂的生物。这种胚胎发育遵循精确的阶段，动物物种之间非常相似，可以追溯到动物出现之前的时期。然而，从单细胞物种到多细胞生物的转变仍然非常不为人所知。
Omaya Dudin 最近被任命为日内瓦大学科学学院生物化学系助理教授，曾任洛桑联邦理工学院 SNSF Ambizione 研究员，他和他的团队专注于原生生物的祖先 Chromosphaera perkinsii (C. perkinsii)。这种单细胞生物在十多亿年前从动物进化路线中分离出来，为研究可能导致向多细胞生物过渡的机制提供了宝贵的见解。
通过观察 C. perkinsii，科学家发现这些细胞一旦达到最大尺寸，就会分裂而不会进一步生长，形成类似于动物胚胎发育早期的多细胞群落。前所未有的是，这些群落持续存在其生命周期的三分之一左右，并且包含至少两种不同的细胞类型，这对于这种类型的生物来说是一个令人惊讶的现象。
“尽管 C. perkinsii 是一种单细胞物种，但这种行为表明，多细胞协调和分化过程早已存在于该物种中，远早于地球上出现第一批动物之前，”领导这项研究的杜丁解释道。
更令人惊讶的是，这些细胞的分裂方式和它们所采用的三维结构与动物胚胎发育的早期阶段惊人地相似。与约翰·伯恩斯博士（Bigelow 海洋科学实验室）合作，对这些菌落内的遗传活动进行分析，发现了与动物胚胎中观察到的惊人相似之处，这表明控制复杂多细胞发育的遗传程序早在十亿年前就已经存在。
日内瓦大学理学院生物化学系实验室技术员、这项研究的第一作者 Marine Olivetta 表示：“这太令人着迷了，最近发现的一个物种让我们可以回到十亿多年前。”
事实上，这项研究表明，要么胚胎发育的原理在动物之前就存在了，要么多细胞发育机制在 C. perkinsii 中单独进化。
这一发现还可以为有关类似胚胎的 6 亿年前化石的长期科学争论提供新的见解，并可能挑战某些传统的多细胞观念。