科學家們正在實驗室中進行一項關於進化的長期實驗，以研究單細胞生物如何進化成多細胞生命體。經過數千代之後，他們的酵母菌長大了2萬倍，堅韌程度提升1萬倍。進化的”缺失環節”的想法通常會讓人聯想到一個毛茸茸的猿人，但實際上在這個鏈條上還有更深刻的缺失環節。其中一個最大的缺口位於單細胞生物和多細胞生物之間，這標誌著地球上複雜生命發展的關鍵一步。

現在，來自佐治亞理工學院的科學家們報告了一項實驗的初步結果，他們希望繼續運行幾十年，有一個相當高的目標–將單細胞生命體進化成全新的多細胞生命體。定向進化實驗已經進行了幾十年，甚至在2018年贏得了諾貝爾化學獎，但那些實驗通常集中在製造新藥或解決其他問題上，而不是堵住我們遙遠的家譜上的漏洞。

在這個多細胞長期進化實驗（MuLTEE）的第一階段，研究人員從一種叫做雪花酵母的物種開始。這些微生物在搖晃的孵化器中生長，每天研究小組都會進行一次人工自然選擇–生長最快、體積最大的菌落被選為進一步培養的對象。重複這個過程數千次，你就可以很好地接近自然進化中有利於某些特徵的環境力量。

果然，在大約3000代之後，酵母已經進化到形成超過50萬個細胞的集群–比原始菌株大2萬多倍。在這一過程中，它們變得肉眼可見，並且變得大約1萬倍的堅韌，與木材相當。

通過該團隊的進化實驗，雪花酵母細胞從約100個細胞簇（左）成長到50萬個細胞（右）。

科學家們進行了更深入的調查，以觀察在細胞層面上發生了什麼，這使他們取得瞭如此令人印象深刻的進展。他們發現，單個酵母細胞都已經伸展開來，這減少了每組細胞的密度，因此，減少了它們彼此之間的壓力。這使得集群不會像通常情況下在一定的密度下發生斷裂，從而使它們能夠長得更大。

但該團隊說，僅憑這種機制不應該導致如此戲劇性的增長。因此他們使用掃描電子顯微鏡進行了更仔細的觀察。

“我們發現，有一種全新的物理機制，使這些群體能夠成長到這種非常、非常大的尺寸，”該研究的第一作者Ozan Bozdag說。”酵母的枝條已經糾纏在一起–集群細胞進化出類似於葡萄的行為，相互纏繞，加強了整個結構。”

雖然”進化的”酵母仍然缺乏真正多細胞生物的許多生物特徵，但這種細胞糾纏似乎是通往這一目標的道路上的一個里程碑。實驗也遠未結束，所以進一步的發展可能正在路上。

該研究發表在《自然》雜誌上。