「先有雞?還是先有蛋?」這個乎是一個無解的有趣問題,科學家則認為其實隱藏著關於生命演化的深刻奧秘。最近,日內瓦大學(University of Geneva)的研究團隊透過對一種古老單細胞生物的研究,發現了「造蛋」的關鍵基因,其出現時間可能遠早於動物的進化歷程。
科學網站《IFLScience》報導, 科學家長久以來都認為,從單一受精卵(zygote)發育成多細胞胚胎的胚胎發育(embryogenesis)過程,是動物演化過程中高度保守的現象。然而,這個關鍵過程的起源和演化機制仍然充滿未知。地球上的生命最初是單細胞生物,那麼,究竟是什麼樣的機制,讓單細胞生物演化成複雜的多細胞動物?
研究團隊選擇了最近才被發現的遠親—一種單細胞原生生物「染色球藻」(Chromosphaera perkinsii)。這種單細胞生物在數十億年前就與動物的演化路徑分道揚鑣,提供了研究早期生命演化的珍貴線索。
透過「長期明視野活體影像技術」(long-term brightfield live imaging),研究團隊在實驗室中觀察了染色球藻的生長過程。他們發現,與動物胚胎發育的「分裂期」(cleavage)驚人地相似,染色球藻細胞在約65小時後會分裂成多細胞群落,且不再繼續成長。
更進一步的研究,著重於分析染色球藻在此階段的基因表現和產生的生物分子。研究結果顯示,染色球藻在細胞分裂前,會累積關鍵細胞成分,如蛋白質和脂質,其模式與動物卵母細胞成熟過程極為類似。這意味著,在動物出現之前,染色球藻就已具備了類似於動物生殖系統的分子工具箱。
領導此研究的杜丁(Omaya Dudin)博士表示:「儘管染色球藻是單細胞生物,其行為卻展現了多細胞協調和分化機制的存在,時間遠早於第一批動物出現。」 這項發現不僅讓我們一窺數十億年前生命演化的奧祕,也為理解生命起源、胚胎發育的起源以及生物複雜性的演化提供了新的線索。
研究第一作者奧利維塔(Marine Olivetta)指出:「能透過研究一個如此古老的物種,讓我們得以回溯生命演化的歷程,這是非常令人興奮的發現。」
此研究成果已發表於頂尖學術期刊《自然》(Nature)。