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美国研究人员在他们的实验中研究单细胞生物如何进化成多细胞偶然发现了一种奇怪的现象：单细胞真核生物称为choanoflagellates，它是与动物最亲近的亲戚，开始进行性繁殖以响应细菌产生的蛋白质。为什么这种情况在自然环境中发生仍然不清楚，尽管他们推测它可以帮助choanoflagellates容易与同一物种的其他人交配。该发现于8月31日在Cell杂志上发表。
Choanoflagellates是一组原生生物，用作模型生物，用于研究动物的进化起源。加州大学伯克利分校和哈佛医学院的研究人员正在研究某些细菌在观察到意想不到的副作用时如何影响单细胞鞭毛藻Salpingoeca rosetta的多细胞发育。
“我们知道这种细菌，费氏弧菌，并没有诱导多细胞发育，这使它成为一种很好的阴性对照”，联合资深作者，伯克利的细胞生物学家和遗传学家Nicole King说。“但是当我们在添加细菌后立即看到它们时，我们看到了一种非常奇怪的蜂拥而至的行为。事实证明，这是交配的前奏。”
单细胞生物之间的蜂群通常先于有性生殖，因为它会在一个小区域内迅速增加种群密度，而两种鞭毛虫在正常条件下自发相遇并交配则更为罕见。研究人员使用基因分型来确定交配，而不仅仅是“粘性”或细胞融合，确认了从无性行为到性行为的转变。
“Choanoflagellates在他们的生活史上具有很大的灵活性。他们可以继续保持无性生活，但在这里，我们表明他们可能是性行为，并且转向性行为是由细菌提示调节的，”King说。“在动物世界中，诱导或引发性行为的分子可以合理地称为壮阳药。”
S. rosetta和V. fischeri都是海洋生物，在相同的海洋栖息地相遇。事实上，研究人员表明，即使是低环境水平的细菌(每毫升400个细胞)也足以诱导鞭毛虫的蜂群交配。此外，这种行为可以追溯到细菌不断分泌的特定蛋白质的活动，这种蛋白质被称为EroS，参照希腊的性神。
“我确信这将是一个小分子，就像海葵中的性信息素或沿着那些线条的东西。所以当我们发现它是一种大蛋白质时，这是一个巨大的震撼，”共同资深作者Jon Clardy说，哈佛医学院化学生物学家。
研究人员进一步研究表明，EroS是一种软骨素酶，一种降解S. rosetta细胞外基质中发现的特定类型硫酸化分子的酶，这种分子以前被认为是动物专有的。他们还发现，如果这种酶功能被抑制，那么就不会发生蜂群，而来自其他水生细菌的软骨素酶则会产生催情作用。
展望未来，研究人员计划研究如EroS等软骨素酶如何诱导交配的更精细分子点。他们还指出，使用EroS刺激交配的能力开启了一个全新的实验控制水平，探测了鞭毛虫的细胞生物学。
两位作者都将该项目的意外发现作为其更有价值的方面之一。“现在，我们写了补助金，或者写论文，或者教学生如何做科学，看起来非常干脆，并且非常有计划。发现一些奇怪的东西，这些东西可能很有趣，结果却是像这样，我们日常研究的方式并不是那么平常，“克拉迪说。
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