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科學(xué)家揭示了一種奇特的讓動(dòng)物永葆青春的秘密

   日期:2022-11-15     來源:cnBeta.COMC     評(píng)論:0    
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  ??坪跏且环N不朽的動(dòng)物,它們似乎對(duì)衰老和人類隨著時(shí)間推移所經(jīng)歷的負(fù)面影響具有天然的免疫力。然而,它們永葆青春的確切原因并不完全清楚。海葵Nematostella vectensis的遺傳指紋顯示,這個(gè)令人難以置信的古老動(dòng)物門的成員采用了與更復(fù)雜的生物體相同的基因級(jí)聯(lián)進(jìn)行神經(jīng)細(xì)胞分化。這些基因還負(fù)責(zé)在??囊簧芯S持生物體內(nèi)所有細(xì)胞的平衡。
 
  這些發(fā)現(xiàn)最近由維也納大學(xué)的Ulrich Technau領(lǐng)導(dǎo)的一組發(fā)育生物學(xué)家發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》雜志上。
 
  幾乎所有的動(dòng)物有機(jī)體都是由數(shù)以百萬計(jì),甚至數(shù)十億計(jì)的細(xì)胞組成,它們以錯(cuò)綜復(fù)雜的方式結(jié)合在一起,形成特定的組織和器官,這些組織和器官由一系列的細(xì)胞類型組成,如各種神經(jīng)元和腺體細(xì)胞。然而,目前還不清楚這種不同細(xì)胞類型的關(guān)鍵平衡是如何出現(xiàn)的,它是如何被調(diào)節(jié)的,以及不同動(dòng)物生物體的不同細(xì)胞類型是否有一個(gè)共同的起源。
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  海葵的光學(xué)縱切面,兩層細(xì)胞中都有nanos1轉(zhuǎn)基因的神經(jīng)細(xì)胞(紅色)。肌肉被染色為綠色,細(xì)胞核為藍(lán)色。資料來源:Andreas Denner
 
  單細(xì)胞指紋指向共同的祖先
 
  由進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)家Ulrich Technau領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,同時(shí)也是維也納大學(xué)干細(xì)胞單細(xì)胞調(diào)控(SinCeReSt)研究平臺(tái)的負(fù)責(zé)人,已經(jīng)破譯了??鸑ematostella vectensis中所有神經(jīng)和腺體細(xì)胞類型的多樣性和進(jìn)化以及它們的發(fā)育起源。
 
  為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),他們使用了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué),這種方法在過去十年中徹底改變了生物醫(yī)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)。
 
  "有了這個(gè)方法,整個(gè)生物體可以被分解成單細(xì)胞--而且每個(gè)單細(xì)胞中目前表達(dá)的所有基因都可以被解密。不同的細(xì)胞類型在其表達(dá)的基因上有根本的不同。因此,單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)可以用來確定每個(gè)細(xì)胞的分子指紋,"當(dāng)前出版物的第一作者Julia Steger解釋說。
 
  在該研究中,具有重疊指紋的細(xì)胞被分組。這使科學(xué)家們能夠區(qū)分出確定的細(xì)胞類型或處于發(fā)展過渡階段的細(xì)胞,每個(gè)細(xì)胞都有獨(dú)特的表達(dá)組合。它還使研究人員能夠確定不同組織的共同祖細(xì)胞和干細(xì)胞群。
 
  令他們驚訝的是,他們發(fā)現(xiàn)與先前的假設(shè)相反,神經(jīng)元、腺細(xì)胞和其他感覺細(xì)胞起源于一個(gè)共同的祖細(xì)胞群,這可以通過活體動(dòng)物的基因標(biāo)記來驗(yàn)證。由于一些具有神經(jīng)元功能的腺細(xì)胞在脊椎動(dòng)物中也是已知的,這可能表明腺細(xì)胞和神經(jīng)元之間有著非常古老的進(jìn)化關(guān)系。
 
  不斷使用的古老基因
 
  有一個(gè)基因在這些共同的祖先細(xì)胞的發(fā)展過程中起著特殊的作用。SoxC在神經(jīng)元、腺細(xì)胞和網(wǎng)狀細(xì)胞的所有前體細(xì)胞中表達(dá),對(duì)所有這些細(xì)胞類型的形成至關(guān)重要,正如作者在敲除實(shí)驗(yàn)中額外能夠顯示的那樣。
 
  "有趣的是,這個(gè)基因并不陌生:它在人類和許多其他動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)形成過程中也發(fā)揮著重要作用,這與其他數(shù)據(jù)一起表明,這些神經(jīng)細(xì)胞分化的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制似乎在整個(gè)動(dòng)物界是保守的,"Technau說。
 
  通過比較不同的生命階段,作者還發(fā)現(xiàn),在???,神經(jīng)元發(fā)育的遺傳過程從胚胎到成年生物體都保持不變,因此有助于海葵一生中神經(jīng)元的平衡。
 
  這是很了不起的,因?yàn)榕c人類不同,海葵可以在其整個(gè)生命中替換缺失或損壞的神經(jīng)元。對(duì)于未來的研究,這提出了一個(gè)問題:海葵如何設(shè)法將這些機(jī)制--在更復(fù)雜的生物體中只發(fā)生在胚胎階段--以可控的方式維持到成年生物體。
 
 
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