發現世界最小的多細胞生物(The Simplest Integrated Multicellular Organism)

發現世界最小的多細胞生物(The Simplest Integrated Multicellular Organism)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源：世界最小の多細胞生物の発掘

目前認為多細胞生物是由單細胞生物進化而來。與綠藻綱群體性的團藻目¹親緣關係相近的生物群，從單細胞的單胞藻到500個細胞以上所組成的團藻，存在單細胞生物至多細胞生物的中間物種，因此被認為是研究從單細胞生物進化至多細胞生物的模式生物群。

圖一 : Tetrabaena socialis
來源 : http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/images/47/02-b.jpg

東京大學理學研究所的研究團隊，以解開進化生物學上從單細胞生物轉變為多細胞生物的機制為目的，將研究焦點置於細胞數目最少的群體性團藻目Tetrabaena socialis， 其個體僅由4個細胞組成，是廣泛分佈於世界各地的淡水藻類，4個細胞聚集排列整齊如四葉片型(圖一)。根據最近研究認為，Tetrabaena socialis是群體性團藻當中最初期出現的（距今約2億年前）。

包含Tetrabaena socialis在內的群體性團藻目，其細胞與單細胞生物的單胞藻類似，透過細胞壁結合在一起。但是多細胞生物要成為一完整個體，各細胞都須具有全體的一部分之機能，採取與單細胞生物相異的細胞構造。另外，群體性團藻的生殖細胞，藉由細胞分裂，增殖至與親代相同的細胞數，成為次一世代的子群體。該過程剛分裂完成的子細胞個體間，能互相聯絡，形成多細胞個體的外形結構。在細胞數量較多的群體性團藻，其子細胞間藉由「原生質間橋樑²」結構來進行訊息聯絡。其「個體部分的細胞結構」與「細胞間的聯絡構造」二種不同特徵，被認為是多細胞生物基本且重要的要素。

他們首先確立Tetrabaena socialis的藻類培養方式，並藉由免疫螢光染色法³來觀察染色的特定蛋白質結構，證實該藻類與單胞藻的特徵不同。單胞藻具有旋轉對稱的鞭毛結構，但Tetrabaena socialis 與多細胞生物的群體性團藻相同，具有非旋轉對稱的鞭毛結構，它的4個細胞都各自有多細胞個體的一部分機能。經進一步藉由穿透式電子顯微鏡觀察Tetrabaena socialis 的子細胞發育過程，發現子細胞間藉由「原生質間橋樑」互相聯絡。

他們在該研究觀察到Tetrabaena socialis具有單細胞相異之鞭毛結構及「原生質間橋樑」，認為它並非僅是4個細胞聚集在一起的生物，而是4個細胞經由整合，形成一個多細胞生物，此為群體性團藻的重要特徵，因此推測由4個細胞所形成的Tetrabaena socialis，是2億年前形成，是現在仍遺留的活化石，可說是世界上細胞數目最少的多細胞生物。

關鍵詞 :

1.團藻目(Volvocine green algae) :棲息於水池或湖泊等淡水域，4個細胞以上集合所成的綠藻之一生物群。各細胞具有等長的鞭毛，以進行移動。

2.原生質間橋樑(Cytoplasmic bridges between protoplasts) :細胞間藉由該結構進行訊息聯絡。

3.免疫螢光染色法(immunofluorescence):外界物質(抗原)進入生物體內時，會誘發免疫系統啟動，僅特定的抗體會與特定抗原結合，發生抗原抗體反應。利用此特性，透過使用螢光色素標識的抗體，能藉由螢光顯微來觀察與抗體相結合的特定物質。

延伸閱讀 :

多細胞生物的源起

http://cinnamon.com.tw/ckchou/?p=44