科學家在一種史前單細胞生物體內觀察到一種細胞分裂類型，與動物胚胎中的胚胎發育相似，暗示胚胎過程可能在動物進化之前就已經存在。 Chromosphaera perkeinsii是2017年在夏威夷附近的海洋沉積物中首次發現的單細胞生物。 它存在的痕跡可以追溯到十多億年前，比最早的動物還要早。

研究人員發現一種古老的單細胞生物Chromosphaera perkinsii可以形成類似早期動物胚胎的多細胞結構，這表明卵細胞發育和胚胎過程背後的遺傳機制可能早在第一批動物出現之前就已經存在。 (人類卵細胞概念圖）。

來自日內瓦大學（UNIGE）的研究人員觀察到，這種物種形成的多細胞結構與動物胚胎極為相似。

這些觀察結果表明，在動物生命出現之前，負責胚胎發育的基因程序就已經存在，或者C. perkinsii獨立進化出了類似的過程。 因此，大自然早在”發明雞”之前就已經擁有了”創造雞蛋”的基因工具。 這項研究發表在《自然》雜誌。

地球上最早出現的生命形式是單細胞生物，即由酵母菌或細菌等單細胞組成。 後來，動物–多細胞生物–開始進化，從單細胞（卵細胞）發育成複雜的生物。 這種胚胎發育所遵循的精確階段在動物物種之間非常相似，可以追溯到遠在動物出現之前的時期。 然而，人們對單細胞物種向多細胞生物的過渡仍然知之甚少。

關於Chromosphaera perkinsii 的研究

奧馬亞-杜丁（Omaya Dudin）和他的團隊最近被任命為聯合國大學理學院生物化學系助理教授，他曾在洛桑聯邦理工學院（EPFL）擔任SNSF Ambizione研究員，主要研究Chromosphaera perkinsii，或C. perkinsii，這是一種原生動物的祖先物種。 這種單細胞生物在十多億年前脫離了動物進化系，為我們深入了解可能導致向多細胞過渡的機制提供了寶貴的資料。

Chromosphaera perkinsii 的多細胞發育影像。 紅色為細胞膜，藍色為帶有DNA 的細胞核。 影像透過膨脹顯微鏡獲得。 圖片來源：O. Dudin – UNIGE

透過觀察C. perkinsii，科學家發現，這些細胞一旦達到最大尺寸，就會分裂而不再繼續生長，形成類似動物胚胎發育早期階段的多細胞集落。 史無前例​​的是，這些細胞群在其生命週期的三分之一左右時間裡持續存在，並且至少由兩種不同的細胞類型組成，這對於這類生物來說是一個令人驚訝的現象。

與動物胚胎的相似之處

”儘管C. perkinsii是一種單細胞物種，但這種行為表明，在地球上出現第一批動物之前，該物種中就已經存在多細胞協調和分化過程”，領導這項研究的奧瑪雅-杜丁（Omaya Dudin）解釋。

更令人驚訝的是，這些細胞的分裂方式和三維結構與動物胚胎發育的早期階段驚人地相似。 在約翰-伯恩斯博士（畢格羅海洋科學實驗室）的合作下，對這些微小生物內部的遺傳活動進行了分析，發現它們與動物胚胎中觀察到的遺傳活動有驚人的相似之處，這顯示十多億年前就已經存在了管理複雜多細胞發育的遺傳程序。

聯合國大學理學院生物化學系實驗室技術員、該研究的第一作者Marine Olivetta 解釋說：”最近發現的一個物種讓我們可以追溯到十多億年前。事實上，這項研究表明，要么胚胎髮育原理在動物之前就已經存在，要么多細胞發育機制在C. perkinsii中單獨進化。

這項發現也可能為關於6億年前類似胚胎的化石的長期科學爭論帶來新的啟示，並可能對多細胞性的某些傳統概念提出挑戰。

編譯自/ ScitechDaily