(淡水扁蟲:渦蟲,生活在歐洲南部和北非,,是迄今發(fā)現(xiàn)的第一個沒有中心體的動物,。)
2012年1月5日,據(jù)《每日科學(xué)》報道,,在《科學(xué)》期刊上,,加州大學(xué)舊金山分校(UCSF)和密蘇里州堪薩斯城斯托瓦斯醫(yī)學(xué)研究院的研究人員報道稱已經(jīng)發(fā)現(xiàn)蠕蟲缺乏一個關(guān)鍵的細(xì)胞結(jié)構(gòu),即所謂的"中心體",,科學(xué)家們一直認(rèn)為其對于細(xì)胞分裂至關(guān)重要,。
每種被研究的動物,從最高級的哺乳動物最低級的昆蟲,,其細(xì)胞內(nèi)都有中心體,。
"這是首次發(fā)現(xiàn)一種生物沒有中心體,,"Wallace Marshall博士說,加州大學(xué)舊金山分校生物化學(xué)與生物物理學(xué)副教授,,領(lǐng)導(dǎo)了這項研究,。
"扁蟲缺乏中心體的事實讓我們不僅開始質(zhì)疑其目的,Marshall補充道,。 "很顯然,,我們不得不重新思考中心體的作用,"他說,。
均等分裂的必要性:
所有多細(xì)胞生命體的一個核心組成部分就是細(xì)胞分裂的能力--以及均等分裂。在細(xì)胞分裂前,,細(xì)胞已經(jīng)組裝完成2份精確的DNA副本,,然后確保在細(xì)胞夾斷時每組DNA均等地分配到2個獨立的部分中。許多健康問題起因于細(xì)胞失去了這種能力,。
癌癥的一個標(biāo)志,,例如,涉及細(xì)胞分裂的異常,。腫瘤細(xì)胞常常復(fù)制出額外的DNA片段,。某些類型的兒童智力低下其標(biāo)志也是細(xì)胞的異常分裂,引起一些大的DNA片段的丟失,,最終導(dǎo)致某些大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育問題,。
中心體一直被視為在動物的最終進(jìn)化中用于修復(fù)這個問題。植物和真菌沒有中心體,,但只要是動物,,其細(xì)胞內(nèi)就有中心體。這些結(jié)構(gòu)被認(rèn)為在細(xì)胞分裂中扮演一個核心的作用--奠定了類似軌道的主軸,,細(xì)胞將其DNA在該位置進(jìn)行排序,。中心體被認(rèn)為對于細(xì)胞分裂非常重要,所以一直認(rèn)為所有動物的動物都含有中心體,。
突然發(fā)現(xiàn)一種動物沒有中心體,,這確實讓人非常意外。
由于對中心體的基礎(chǔ)機制感興趣,,Marshall 和加州大學(xué)舊金山分校的博士后研究員Juliette Azimzadeh博士,,與霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所及斯托瓦斯研究所的研究員Alejandro Sánchez Alvarado博士組成了一直隊伍。Alejandro Sánchez Alvarado博士對一種叫渦蟲的扁形蟲進(jìn)行了幾年的研究,。
蠕蟲再生,,無中心體。
一個迷人的名字掩蓋了一個原本不起眼的外觀,,這種蠕蟲是水坑中的搖擺舞者,,最多只有幾毫米長,。但其驚人的再生能力使得渦蟲激起了科學(xué)界的好奇心。當(dāng)將渦蟲切成一些小片,,每片都能在幾天之內(nèi)成長為一個完全正常的個體,。每個后代還可以一遍又一遍的繼續(xù)分段--這就是蠕蟲的繁殖方式。
Azimzadeh,、Marshall 和Sánchez Alvarado設(shè)想的初衷是為了看看當(dāng)渦蟲失去中心體后,,會發(fā)生什么。
他們一起操控敲除了扁形蟲中中心體組裝所必需的基因,。沒有中心體,,渦蟲將不能喪失它們正常再生的能力--他們這樣認(rèn)為。
他們驚奇地發(fā)現(xiàn),,失去這些結(jié)構(gòu)完全沒有影響渦蟲的再生能力,。然后,他們進(jìn)一步地仔細(xì)觀察,,結(jié)果發(fā)現(xiàn),,渦蟲中壓根就不存在中心體。
"這個發(fā)現(xiàn)對于我們所有人來說都是一個驚喜,,"Sánchez Alvarado說,。這意味著什么呢,他說,,意味著在幾乎所有動物中一直維持這些結(jié)構(gòu)的進(jìn)化壓力可能與細(xì)胞分裂本身沒有多少關(guān)系,。
"中心體可能有仍未知的另一項功能,"他說,。
這篇文章,,《渦蟲進(jìn)化中的中心體丟失》,由Juliette Azimzadeh,、Mei Lie Wong,、Diane Miller Downhour、Alejandro Sánchez Alvarado和Wallace F. Marshall合著,,發(fā)表在2012年1月5日的《科學(xué)快訊》(Science Express)上,。
除了加州大學(xué)舊金山分校和斯托瓦斯研究所,這篇文章的作者還隸屬于鹽湖城猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院,。
這項工作,,部分由霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所、WM凱克基金會及國家普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所支持,。
加州大學(xué)舊金山分校是一所一流的大學(xué),,致力于通過先進(jìn)的生物醫(yī)學(xué)研究、生命科學(xué)及衛(wèi)生專業(yè)高水平的研究生教育、卓越的病人護理,,推進(jìn)全世界的健康事業(yè),。(生物谷bioon.com)
doi:10.1126/science.1214457
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PMID:
Centrosome Loss in the Evolution of Planarians
Juliette Azimzadeh, Mei Lie Wong, Diane Miller Downhour, Alejandro Sánchez Alvarado, Wallace F. Marshall.
ABSTRACT: The centrosome, a cytoplasmic organelle formed by cylinder-shaped centrioles surrounded by a microtubule-organizing matrix, is a hallmark of animal cells. The centrosome is conserved and essential for the development of all animal species described so far. Here, we show that planarians, and possibly other flatworms, lack centrosomes. In planarians, centrioles are only assembled in terminally differentiating ciliated cells through the acentriolar pathway to trigger the assembly of cilia. We identified a large set of conserved proteins required for centriole assembly in animals, and note centrosome protein families that are missing from the planarian genome. Our study uncovers the molecular architecture and evolution of the animal centrosome and emphasizes the plasticity of animal cell biology and development.