粘液霉菌是如何形成的?

2019-09-03 682粘菌粘液霉菌

所谓的细胞粘液霉菌,是一种单细胞生物,在压力下可以转变成多细胞生物,它的组织结构以前被认为只存在于更复杂的动物中。更重要的是,粘菌形成这种结构所需要的两种蛋白质与那些在更诡辩的动物身上发挥相同功能的蛋白质相似。

粘液霉菌是如何形成的?

“幕后的人”

动物胚胎形成后不久,它就会发育出一层细胞,形状像一个空心球,其中心是空的。作为一种“幕后的人”,指导这些细胞组织成这个中空的结构的是一些蛋白质,这些蛋白质帮助每个细胞接触它的邻居,但保持它的表面暴露在结构的空内部。

即使动物在胚胎期以后生长,它们身体许多器官的细胞仍然保持这种中空结构。这些器官包括动物消化道内的器官,它们有一层细胞,称为上皮细胞。上皮细胞向内,形成中空结构,形状不对称,使器官具有方向性。例如,动物肠道的不对称上皮细胞向内,形成一个中空的结构,营养物质通过这个结构被吸收。同样,动物腺体的不对称上皮细胞,如唾液腺和内分泌腺,也向内,形成中空结构。但是这些腺上皮细胞不像动物肠上皮细胞那样吸收物质,而是分泌到它们产生的中空结构物质中。

粘液霉菌是如何形成的?

粘菌发育的最后成熟阶段

在美国国家科学基金会(National Science Foundation)的资助下,斯坦福大学(Stanford University)的Daniel Dickinson、W. James Nelson和William Weis在高能显微镜下仔细观察了粘菌发育的最后一个成熟阶段。他们的研究结果发表在2011年3月11日的《科学》杂志上。

粘液霉菌的大部分生命都是单细胞生物,生活在土壤中,以细菌为食。然而,当食物短缺时,成千上万的粘菌细胞聚集在一起形成一个土堆。然后它们成长为一个子实体,这是一个茎,几毫米高,顶端露出地面,上面有孢子。研究人员发现,在伸展茎的顶部,细胞的组织和方向性与高等动物某些器官的上皮细胞惊人地相似。

粘液霉菌是如何形成的?

两种蛋白

Dickinson和他的同事还发现,为了粘液柄顶部的细胞组织成上皮细胞,它们需要类似于动物细胞组织成上皮细胞所需的许多蛋白质中的两种。这些粘液霉菌类似物被称为α-连环蛋白和β-连环蛋白,它们在基因和生物化学上都与动物类似。当研究人员从粘液菌细胞中移除这些类似物时,它们就失去了正确组织的能力。

粘液液霉菌的上皮组织除了需要与某些动物上皮组织相似的蛋白质外,它的行为也与某些动物的上皮组织相似——它是分泌的。它分泌蛋白质,覆盖在子实体的茎上,使其具有所需的硬度,以便将孢子送到地面上寻找新的食物。

“我们不知道黏菌和动物的远古祖先是否真的能够形成上皮细胞,”Dickinson说,“但它一定有α-连环蛋白和β-连环蛋白,我们怀疑这些蛋白质在组织细胞方面有一定作用。”

引用

National Science Foundation. "How the slime mold gets organized." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 March 2011.
www.sciencedaily.com/releases/2011/03/110314172317.htm.

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