從單細胞到多細胞只是一個小飛躍—新聞—科學網

2020-12-04 科學網

多細胞動物進化圖   圖片來源：SEBÉ-PEDRÓS ET AT

約8億年前，第一個動物從其單細胞祖先進化而來。但新證據顯示，從單細胞到多細胞生物的飛躍，在生命進化樹上似乎不像科學家之前預想的那樣戲劇性。近日，在刊登於《發育細胞學》期刊的論文中，研究人員表示，動物的單細胞祖先，似乎已經有了一些當前動物細胞發育成不同類型組織使用的機能。

「我們正在尋找對所有動物起源十分重要的演化過度。」西班牙巴塞隆納進化生物學研究所進化生物學家Iñaki Ruiz-Trillo提到，「結果發現，一些早期生物體已經擁有了許多我們曾認為只有多細胞動物才有的行為。」

研究人員分析了一種名為Capsaspora owczarzaki的單細胞阿米巴，它是現在多細胞動物的近親。在之前的研究中，Ruiz-Trillo及其同事測序了Capsaspora的基因，結果發現這種阿米巴含有數個與多細胞功能有關的基因。

作為單細胞生物，Capsaspora不像人類一樣同時有多種不同細胞類型。但它能隨時間變化改變細胞類型。於是，研究人員希望了解Capsaspora是否使用與動物控制細胞發育成不同組織同樣的機制控制細胞分化。

Ruiz-Trillo團隊與龐培法布拉大學的Eduard Sabidó團隊合作分析了Capsaspora的蛋白質，以確定這種生物體在不同生命階段是如何管理其內部細胞進程的。「蛋白質組學質譜分析法讓我們能測量哪種蛋白質被表達，以及它們是如何被修飾的。」Sabidó說。

研究人員發現，從一個階段到另一個階段，這種阿米巴的蛋白質組經歷了大量變化，該有機體使用了許多與多細胞動物相同的工具，管理這些細胞進程。例如，Capsaspora能在不同階段激活轉錄因子和酪氨酸激酶信號系統，調節蛋白質形成。

「這些與動物用來區分不同細胞類型的機制相同，但之前從未在單細胞生物體中被發現過。」Ruiz-Trillo說。這些機制表明，所有動物的單細胞祖先已經能使用多細胞動物細胞分化所需要的工具。（張章）

相關焦點

  • 科學家繪製水稻根單細胞轉錄組圖譜—新聞—科學網
    對於根尖這一重要的高異質性器官，傳統的高通量測序無法檢測不同細胞型的轉錄組差異。 12月19日，中國農業科學院生物技術研究所谷曉峰課題組與德國海德堡大學Jan U. Lohmann課題組合作，在《分子植物》在線發表研究論文。
  • 從單細胞到多細胞,小菜一碟?
    地球上的生命最早是以單細胞的形式出現的，後來才進化出多細胞生物。最早的單細胞生物出現在大約35億年前，而多細胞生物出現的時間則要晚得多，最新的研究表明，最早可能出現於大約21億年前。這就是說，從單細胞進化到多細胞，大自然用了差不多14億年的時間。
  • 科學網—從單細胞到多細胞
  • 多組分時空分析:走進單細胞的「社會」—新聞—科學網
    作為研究細胞生命活動規律的科學，細胞生物學在科學家的顯微鏡下經歷了近180年的歷史，但細胞對人類來說依然是「黑箱」一般的存在。 如今，研究人員正在盡力通過對單個細胞進行研究來闡明細胞的「天性」。 自2014年起，在國家自然科學基金重大項目「單細胞多組分時空分析」支持下，中國科學家在有關單細胞生物學的重大科學問題上取得了一系列進展。
  • 單細胞基因測序技術專利布局中的「中國力量」—新聞—科學網
    高通量單細胞基因測序技術是將分離的單個細胞的微量全基因組DNA進行擴增，獲得高覆蓋率的完整的基因組後進行高通量測序。較之於組織樣本測序，單細胞基因測序能夠獲取更全、更準的異質性信息。 由於高覆蓋率、高保真性與高速性，採用高通量單細胞基因測序技術僅需要兩天就可以完成新冠病毒中和抗體的篩選工作，而採用常規B細胞單細胞克隆技術則耗時較長。
  • 到哪去?—新聞—科學網
    從卵黃囊中來，到全身去   研究人員首先從3-8周共8個人胚的卵黃囊、頭、肝、循環血、皮膚、肺等組織或器官中，按照發育時間進行定期間隔取樣，而後利用高精度的單細胞轉錄組測序技術，最終得到1231個細胞的高質量測序數據，據此繪製了人胚造血細胞發育圖譜。
  • 基於高通量單細胞轉錄組測序小鼠全細胞圖譜發表—新聞—科學網
    在國家自然科學基金項目（項目編號：31722027）等資助下，浙江大學醫學院幹細胞與再生醫學中心郭國驥教授團隊在單細胞組學技術及哺乳動物全細胞表達譜系分析研究中取得突破性進展
  • 科學網—單一基因或驅動單細胞到多細胞跳躍
    酵母菌能演化形成像雪花一樣的多細胞生物體。
  • 多細胞動物可能並非單細胞進化而來
    也就是說，動物王國所有細胞的「高祖母」可能並非單細胞，而是與幹細胞非常相似。最新發現將有助人類更好地理解自身的幹細胞以及癌症。　　昆士蘭大學教授伯尼·德根領導的團隊在最新一期《自然》雜誌撰文稱，這一發現顛覆了生物學家數百年來對動物進化的認知——多細胞動物是從一個單細胞祖先進化而來的，這種單細胞祖先類似於被稱為領細胞的現代海綿細胞。
  • 新軟體讓單細胞測序更簡單—新聞—科學網
    其中，最前沿的領域當屬單細胞RNA測序（scRNA-seq）了。 常規RNA測序方法能一次性加工測序成千上萬個細胞，並給出平均差異。但沒有兩個細胞是完全一樣的，而新型的scRNA-seq方法就能揭示細胞中產生每種特異性的微小改變，甚至這種技術還能闡明完整的新細胞類型。
  • 研究揭示植物維管結構綜合表徵—新聞—科學網
    擬南芥維管細胞和韌皮部薄壁細胞（青色）      圖片來源：HHU / Ji-Yun Kim 一直以來，對於葉片中的維管細胞，特別是韌皮部薄壁組織，人們知之甚少。近日，德美兩國研究人員首次利用單細胞測序對擬南芥葉片維管細胞進行全面分析。相關論文刊登於《植物細胞》。 研究人員首次成功分離了植物細胞，並創建了一個包含葉片維管系統所有調節RNA分子的圖譜，從而通過分析代謝途徑來確定不同細胞的作用。 植物的葉脈管系統在將溶質從產生區域運送到儲存或使用區域起著關鍵作用。糖和胺基酸通過韌皮部從葉子運輸到根部和種子。
  • 從一到多:一個單細胞是如何演變成整個生物體的?
    博科園：科學科普-生命科學類無論是一條蠕蟲、一隻藍鯨、或是一個人類……所有的多細胞生命都始於一個單細胞4月26日，《科學》雜誌發表了三項具有裡程碑意義的研究，哈佛醫學院和哈佛大學的研究人員報告了他們如何系統地描述了在發育中的斑馬魚和青蛙胚胎裡的每個細胞，以建立一個揭示從一個細胞如何構建整個生物體的路線圖。科研人員運用單細胞測序技術追蹤了個體細胞在一個胚胎生命最初24小時內的命運。
  • 北大教授謝曉亮:尋找新冠抗體特效藥—新聞—科學網
    血漿中的抗體不計其數，種類約有10的7-8次方之多。如何在其中找到新冠病毒的中和抗體呢？
  • 北大團隊發展最新單細胞多重組學測序技術—新聞—科學網
    該項研究建立了一種全新的單細胞三重組學測序方法（scTrio-seq），在國際上首次從同一個單細胞中實現對三種組學高通量測序信息的同時獲取，並從單細胞水平發現肝癌細胞在三種組學上存在密切相互關聯的高度異質性。 生物體內的同一種組織甚至同一種細胞類型的各個細胞之間，也往往存在著很大的差異。
  • 實驗揭示單細胞變多細胞過程
    從單細胞生物到多細胞體這一過渡是怎麼發生的？據美國物理學家組織網1月16日報導，5億多年前，地球表面的單細胞生物開始形成多細胞簇，最終變成了植物和動物。
  • 科學家將分類和測序人體所有細胞—新聞—科學網
    我從未見過一個科學家，能同時深入而創新地思考這麼多事情。」 懸而未決 當Regev還是以色列特拉維夫大學的本科生時，她必須在開始學習之前選擇一門課程。但她不想選。「太多有趣的事情了。」她說。最後，她選擇了一個先進的跨學科項目，以便同時學習多個學科。Regev還跳過學士學位，直接攻讀碩士。
  • 簡單機械力實現人造細胞分裂—新聞—科學網
    圖片來源：Jan Steinkühler   地球上生命的成功是基於活細胞分裂成兩個子細胞的驚人能力。這些細胞由巨大的脂質囊泡作成，囊泡的大小與典型的動物細胞相同，並由單一的脂質膜包圍，脂質膜為內外水溶液之間提供了堅固而穩定的屏障。 此外，囊泡和細胞膜具有本質上相同的分子結構。具有寬膜頸的人工細胞在數天或數周內保持穩定，一旦頸部閉合，隔膜就會對頸部產生一種收縮力，將人工細胞分裂成兩個子細胞。
  • 新技術幫助研究人員量化有機體差異—新聞—科學網
    一個用SCOUT技術標記的類器官2維圖。圖片來源：Chung Lab/MIT Picower Institute 利用人類幹細胞培養的大腦類器官或「迷你大腦」，為科學家提供了了解人類神經發育和疾病的可操作實驗模型。但沒有兩個類器官是相似的，也沒有一個像真正的大腦。這個問題阻礙了科學的發展，使得有科學意義的定量比較難以實現。
  • 多名科學家寄語中國科學報和科學網—新聞—科學網
    ◆王渝生（中國科技館研究員） 三四十年前，《科學報·科普周刊》主編郭傳傑為我設了一個專欄《科技史上的今天》，每篇稿費20元。一年下來，我成了「千元戶」，高興得不得了！祝《中國科學報》，報中國科學，也報古今中外科學，多報中華傳統科學的復興！
  • 中科院青島能源所發明拉曼激活單細胞液滴分選技術—新聞—科學網
    單個細胞是地球上細胞生命體功能和進化的基本單元。單細胞精度的高通量功能分選是解析生命體系異質性機制、探索自然界微生物暗物質的重要工具。