从单细胞到多细胞生命的过渡是生活进化中最重要的事件之一。据估计,首次发生了超过15亿年前发生的事
从单细胞到多细胞生命的过渡是生活进化中最重要的事件之一。据估计,首次发生的15亿年前,向多细胞的转变引起了地球上日益复杂的生命形式,从古老的藻类样生物到恐龙到人类。尽管如此,这种生物学转变的许多过程仍不清楚。
一种理论认为,单细胞生物通过一系列特定的适应性发展了多细胞。首先,细胞开始互相粘附,创建具有更高存活率的细胞组,部分原因是捕食者比单个细胞更难杀死一组细胞。但是,这种防御性适应以降低的繁殖率的价格出现。只有通过几代人获得的适应性,细胞组才能比单个细胞更好。
在一起更艰难
一项在自然传播中发表的新研究将该理论进行了测试。研究人员将单细胞绿藻(单细胞绿藻)分为两组。一组受到一种称为曲霉菌的微观捕食者,一种旋转膜。另一组没有捕食者进化。
六个月后,所有面对捕食者的藻类菌株都演变成细胞基团。同时,没有捕食者的10种藻类菌株中,只有四种演变为基团。令人惊讶的是,这种向简单多细胞性的过渡相对较快,仅在500代或六个月内。 (藻类大约每9小时复制一次。)下面的视频显示了捕食者在分组时如何吃细胞的时间更加困难。
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在细胞组提高了针对捕食者的防御能力之后,他们能够提高其生殖率。研究人员指出,这些适应发生在基因组水平上,是可以遗传的,这表明,在接触到捕食等选择压力的情况下,可能是不可避免的。
研究人员写道:“进化的细胞组具有独特的变体,涉及在细胞分裂之后将细胞保持在一起,这表明对基因组水平的选择性反应一致。” “这种相当高的可重复性和少量的世代表明,对赖氏梭菌对捕食压力的表型和基因组反应的一定程度的决定论。”
劳工司
根据理论,一旦建立了细胞组,细胞就可以开始发挥专门功能。这是通过分化体细胞和生殖细胞发生的,体细胞是具有非生殖功能(避免捕食者,移动和找到资源的能力等)的细胞,而生殖细胞是产生下一代的细胞。
但是这个专业过程是有代价的。该团队的结果表明,向多细胞的转变要求细胞组首先提高其存活率,这在短期内降低了该组的生殖率。降低生殖率的一些原因包括降低资源的吸收,受限的运动性和降低的光合速率。
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