作者:赵熙熙 来源: 中国科学报 发布时间:2019/5/24 10:21:40 选择字号:小
中 大 古埃及人也爱西瓜

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作者:晋楠 来源:中国科学报 发布时间:2018/7/10 9:40:31 选择字号:小 中
从单细胞到多细胞 科学家发现跨越生命的重要门槛或许没那么难

早在3500多年前,西瓜已经是夏天最受欢迎的食物之一了。据《新科学家》报道,一项对古老脱氧核糖核酸进行的研究显示,200年前在埃及古墓中发现的一片叶子属于西瓜。

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将团藻与其相对简单的亲缘物种单细胞衣藻和拥有4~16个细胞的盘藻作对比,揭示了向多细胞生命发展的步骤。图片来源:《科学》

研究人员将这片叶子的DNA与西瓜的6个亲缘物种进行了测序和比较这些亲缘物种大多是白色果肉,而且很苦。数据表明,今天在苏丹发现的一种白色甜瓜是西瓜最近的野生近亲。但是这片叶子的某些基因尤其是那些使西瓜果肉变红变甜的基因更像今天的西瓜,表明这种水果早在3500年前就已经被驯化了,而且相当美味。研究人员日前在预印本服务器bioRxiv上报告了这一研究成果。

考古工作者发现,至少有三个古埃及墓室的墙壁上彩绘描绘了西瓜的样子—-包括一个看起来非常像现代品种的西瓜

数十亿年前,生命跨过了一个门槛。单细胞开始结合在一起,没有形态的、单细胞生命的世界踏上了一条演化征程,并形成了今天从蚂蚁到梨树,再到人类等各种形态和功能的多细胞生命。这是生命历史上最重要的转变,然而一直以来,人们并不知道它是如何发生的。

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单细胞和多细胞生命之间的鸿沟几乎无法逾越。单个细胞的存在是简单的、有限的。像隐士一样,微生物只需要养活自己;虽然有些微生物偶尔也会联合起来,但它们与其他微生物之间的协调和合作都并非必要。相比之下,多细胞生物体内的细胞从某些藻类所拥有的4个细胞到人体内的37万亿个细胞,都放弃了各自独立性,顽强地结合在一起,承担着特殊的功能,为了更大的利益而减少自身繁殖,只增长到它们履行其功能所需要的数量。而当它们反抗时,癌症就会暴发。

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多细胞生物带来了新的功能。例如,动物为了寻找更好的栖息地、躲避捕食者和追捕猎物而获得了灵活性;植物可以深入到土壤中寻找水分和养分,它们也可以朝着向阳的地方生长,从而让光合作用最大化;真菌则建立了巨大的生殖结构来传播孢子。虽然多细胞生物有很多优势,匈牙利科学院生物研究中心进化生物学家Laszlo
Nagy说,但传统上它被认为是一个重大的转变,而且其中充满了巨大的遗传障碍。然而,现在Nagy和其他研究人员了解到,这一过程可或许并没有想象中那么艰难。

在19世纪,人们在一个3500年前的木乃伊身上发现了西瓜叶子。

或许没有那么艰难

科学家Guillaume
Chomicki对古DNA进行了测序。鉴于年代久远,研究小组只能得到部分基因组序列,但幸运的是,其中包括两个关键的基因,可揭示了西瓜的样子。

多细胞生物的迹象可追溯到30亿年前,当时类似微生物席的观感物出现在化石记录中。一些人则主张,在美国和亚洲发现的20亿年前的线圈状化石,或者在南非发现的25亿年前的显微镜细丝,才是代表多细胞生命的首个真正证据。而其他种类的复杂生物直到很久以后才出现在化石记录中。很多人认为,海绵动物是最原始的活体动物,可被追溯到7.5亿年前;但也有许多研究人员认为,在5.7亿年前很常见的叶状生物群埃迪卡拉生物群是第一种确定的动物化石。同样,化石孢子表明,多细胞植物是至少在4.7亿年前由藻类进化而来的。

其中一个基因控制苦瓜碱的产生。在这个有3500年历史的甜瓜中,该基因存在突变失效,这意味着它的果肉和现代品种一样甜。

植物和动物跨向多细胞生物都只跳跃了一次。但在其他群体中,这种转变则一次又一次地发生。基于对不同种类的真菌相互联系的研究,Nagy在去年12月8日发表于bioRxiv的一个预印本中总结道,真菌很可能在十几种不同的情况下以子实体的形式进化出复杂的多细胞生物。同样的道理也适用于藻类:红藻、褐藻和绿藻在过去10亿年左右的时间里进化出多细胞形态。

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