'细菌催情剂'触发细胞交配照亮多细胞进化

对多细胞生命进化感兴趣的研究人员正在寻找刺激Salpingoeca rosetta的细菌，这是最接近动物的活细胞的单细胞海水居民，形成玫瑰花状的菌落，为它们命名。但是一种细菌具有相当不同的刺激作用：它促使S. rosetta发生性行为。

“最后一个人都期待的是一种壮阳药，”哈佛医学院的Hsien Wu和Daisy Yen Wu生物化学与分子药理学教授Jon Clardy说。

这一发现，在网上公布细胞8月31日，是著名的不仅仅是搔痒更多。这是第一个已知的细菌诱导真核生物 - 具有膜封闭的细胞核和其他细胞器的交配 - 可能提供有关细菌如何影响真核生物(包括植物和动物)的发育和行为的更广泛问题的见解。

“世界越来越认识到与细菌共生的重要性，例如微生物组，但我从来没有听说过任何像以前引起性融合的细菌，”克拉迪实验室研究员JP Gerdt说。 - 该研究的第一作者，加州大学伯克利分校的Arielle Woznica。“我认为通过展示一种新型的细菌诱导行为，我们可以激励其他人研究他们研究的系统，看看他们是否可能错过了细菌在那里发挥作用。”

该研究还揭示了原始的S. rosetta可以制造一种称为软骨素的分子，科学家们认为这种分子直到后来在进化树中的许多分支才出现。

“这是新的和充实的，”Gerdt说。“看到我们的合作者，他们是进化生物学的专家，非常兴奋，这也令人满意。它展示了这一发现对于他们的领域是多么具有变革性。”

加州大学伯克利分校的Nicole King一直在研究S. rosetta，以帮助阐明人类和其他多细胞生物如何从单细胞生物进化而来。在此过程中，她揭示了细菌如何以意想不到的方式影响S. rosetta和其他生物。

King和Clardy分享了当前研究的高级作者，他们之前共同合作，表明S. rosetta独特的花簇可以由细菌蛋白引发。

当King的小组在他们的S. rosetta菜肴中添加了一种名为Vibrio fischerii的生物发光海洋细菌时，没有形成玫瑰花结。反而发生的事情是“引人注目”，克拉迪说道：小的S. rosetta鞭毛虫将自己推进成每个最多50个细胞的狂欢样群并开始交配。

显然，V。fischerii正在分泌S. rosetta发现令人兴奋的东西。但是什么?King将样品送到专门解决生物化学难题的Clardy实验室，以找出答案。

一系列测试将候选人缩小为一种以前不为科学所知的蛋白质。研究人员将其称为EroS，简称为“性细胞外调节剂”。

进一步的实验表明，EroS是一种软骨素酶 - 一种分解软骨素的酶。果然，当研究人员深入研究时，他们发现S. rosetta产生硫酸软骨素，这是一种以形成软骨结构部分而闻名的糖链。

“我们不知道choanoflagellates [如S. rosetta]有能力在细胞编码中产生软骨素，”Gerdt说。“这肯定不会出现在一个理性的，假设驱动的研究中。因为我们偶然发现它，我们得到了这一全新的发现，它改变了软骨素发育的进化时间表。”

阻止EroS阻止了S. rosetta的蜂拥和交配，而添加由其他海洋细菌制成的软骨素酶则重燃了狂热。

现在他们已经确认了“什么”，研究人员想知道EroS究竟是如何起作用的，为什么V. fischerii制造了一种刺激S. rosetta交配的分子，以及是否在生物体的自然栖息地中发生了同样的现象。他们也开始研究细菌与S. rosetta及其亲属相互作用的其他方式。

对于Gerdt来说，这项工作最引人注目的是它有可能阐明细菌共生的进化历史，并深入了解我们这样的生物如何受到细菌的影响。

“动物和S. rosetta有一个共同的祖先，基本上是动物的前身，”Gerdt说。“如果我们能够更好地了解S.rosetta如何与细菌相互作用 - 我们刚刚处于这个阶段的初始阶段 - 那么我们就可以开始比较动物如何与细菌相互作用。这就像是一个很早的快照细菌 - 真核生物或细菌 - 动物的相互作用开始了，所以我们可以尝试更全面地了解这些共生体是如何起作用的。“

克拉迪说，这一发现在另一个层面上很有意思，因为人类的精子细胞使用一种与EroS“有远亲关系”的酶与鸡蛋融合。

“所以，随着时间的推移，球员们都发生了巨大的变化，但你可以看到同样的潜在战略在起作用，”他说。

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