BSCB科亚搏学写作2020

一个是一个,一切都是一个,或者 - 多种细胞需要什么?

当人们想到生物学时,“大”经常来到心:大象,鲸鱼,红木。然而,仔细看来,绝大多数生物实际上是单一细胞:思考细菌,古物和无数藻类和真菌。但是,细胞需要跳跃成为大于本身的一部分,多细胞生物?当我们检查在大学和多线粒之间的尖骨上的生物时,事情会变得有趣。

遇到dictyostelium.,含有可作为单细胞amoebae和多细胞聚集体的物质的真核生物属。生活史D. Discoideum.是该属的最佳学习的物种,说明了生活在多细胞结构中的挑战。“Dicty”的细胞可以过度地生活,捕食细菌并愉快地乘以。但通常是独奏操作的代码有时会发现自己在营养不良的环境中,此时他们让他们呼吁以小分子,环状腺苷一磷酸(营地)的形式进行帮助。附近的Dicty细胞,感受到这一绝望的哭泣 - “营地!caaaaamp!“- 将迁移到信号震中,形成一个大的多细胞聚集体,迷人称为asl。该SLUG迁移到一个新位置,其中某些幸运细胞在“果实体”内形成生殖孢子,其由由显着unluck细胞组成的无菌秸秆支撑。孢子被释放到环境中,希望达到更丰富的营养丰富的位置。但这些细胞如何在自己的身份中决定,以孢子传播的形式在生存和繁殖中获得另一个射击?由于细胞不是遗传相同的,因此它们的进化兴趣发生冲突 - 以及含有最有利的遗传变异性的配件,是产生孢子(1)的可能性。

有一段时间,细胞作为一个合作社工作,尽管“缓慢”单位:它们随着协调和目的而移动,紧紧遵守彼此。然而,这些遗传明显细胞之间的竞争迅速地产生了很快,这造成了一个问题善意多细胞生物 - 我们会回到如何避免这种竞争。目前,我们可以转向更具体的形式的多纤维生命,以便更轻松地阐明真正多细胞的东西......

一组相关的生物体是绿藻谱系的成员,这是Volvocaceae。亚博取款难吗在这个谱系中,多种细节度是进化术语最近的发展,不同物种表现出不同的“阶段”。衣原体物种代表祖先,单细胞形式的血统,而个体潘多琳娜物种有16个细胞和属的细胞Volvox.有成千上万的。因此,可以通过比较其各种构件来追踪该谱系在该谱系中的多线粒体的机制。亚博取款难吗与他们的单细胞表兄弟相比,Volvox.在他们的演变期间,重新训练基因以对多细胞寿命进行所需的功能。此外,它们具有从单一基因产生的扩展“基因家庭”,每个“家庭成员”现在正在进行与组织多细胞体(2)相关的不同功能。因此,单细胞生物通常已经拥有用于多细胞寿命的某些工具。对其基因组的变化相对较小,它们能够进入更复杂的形式。

将动物基因组与其最接近的亲属的那些相比,所述亲属具有兼容性(可选)的多晶粒,包括但不限于前面提到的粘液模具,例如Dicty和绿藻,例如Volvocaee。这些研究表明,采集的早期阶段的关键参与者是涉及细胞因子(细胞分裂期间细胞物理分离)的基因和细胞外基质的组分(ECM - 在细胞之间的空间中发现的蛋白质集合)在多细胞生物中提供结构和功能性凝聚力)。因此,在动物和植物中,几乎确定克隆细胞(由单个原始细胞的连续细胞分裂产生的子细胞)通过不完全细胞因子带一起连接,以分别形成第一个原型 - 植物(3)。这克服了我们在非均相细胞聚集的情况下观察到的“竞争”的元素,例如在Dicty的情况下。对每个连续产生的动物和植物的单细胞的“瓶颈”以子宫的形式确保流线型的遗传学和进化目标,降低了单一生物体细胞之间的竞争。

经常采集多线性,迅速地导致不同,合作细胞类型之间的劳动分工。生物不再需要在时间上改变它们的表型以满足变化环境的需求,因为它们将不同的功能分配给他们不同的细胞类型。例如,最着名的Volvox.物种,V. Carteri.,有两种细胞类型:躯体和生殖。具有进化时间,生物往往产生更多越来越多的专业细胞类型,这又彼此更加依赖。因此,劳动分工使得生物体难以恢复为祖先的单细胞的“多任务”形式,而是通过相互依存的细胞(3)导致越来越复杂的多细胞生命形态。

然而,它最近被认为,它不仅改变了传动多线性的演变的细胞。已经提出(4),上述ECM本身并非实际上是多细胞演变的结果,而是它的存在积极促进它。ECM充当动态控制结构,允许组织细胞外空间并协调越来越复杂的生物的细胞间过程。这挑战了以多晶粒的演变为中心的教条,因为它不仅仅是细胞,而且它们的直接周围环境,必须发生变化,以与多细胞生活方式兼容。特征性地,ECM占据大多数体积V. Carteri.- 没有其ECM的物种会是什么?

遗传均匀性,适应(额外)蜂窝环境,合作和功能专业化可能开始解释细胞能够形成一部分大于自身的生物所需的内容。无论这些原则如何理解

参考

  1. Castillo D,Queller D,Strassmann J.细胞状况,竞争和社会Amoeba dictyostelium Discoideum的挫折。道德学生态与发展。2011; 23(3):262-273。
  2. Herron M.多细胞复杂性的起源:Volvox和Volvocine藻类。分子生态学。2016; 25(6):1213-1223。
  3. Brunet T,N王N.动物多细胞和细胞分化的起源。发育细胞。2017; 43(2):124-140。
  4. Bich L,Pradeu T,Moreau J.了解多晶粒:细胞间空间的功能组织。生理学的前沿。2019; 10。

关于作者:亚历山德拉比多亚在爱丁堡大学研究了开发,再生和干细胞。她目前位于牛津大学摩擦和发展生物康动信托计划中的第二年的博士研究。她正在小鼠滋养水干细胞上进行Liz Robertson的实验室研究。
我们的法官评论,Jennifer Rohn博士(@jennyrohn)在2020年竞赛的获胜者上:今年的获奖条目是一个旅游力量写作 - 细致幽默,幽默,高度原创。