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TUhjnbcbe - 2022/11/10 22:14:00

发表在今天的《科学进展》杂志上的研究论文报告说,细胞器在它们所存在的细胞死亡之后仍然继续地发展,这种细胞死亡指示了复杂生命的起源。

细胞器(英语:organelle,或称胞器)是细胞中具有功能的组成部分,是细胞中通过生物膜与细胞中其它部分分隔开来的、功能上独立的亚细胞结构。细胞器与细胞质基质和细胞骨架统称为“细胞质”。

图如所示一个典型的动物细胞器。在细胞质中,主要细胞器和蜂窝结构包括:(1)核仁、(2)细胞核、(3)核糖体、(4)囊泡、(5)粗面内质网、(6)高尔基体、(7)细胞骨架、(8)滑面内质网、(9)线粒体、(10)液泡、(11)胞浆、(12)溶酶体、(13)中心粒。

研究人员能够记录真核藻细胞(eukaryoticalgalcells)的衰变过程,表明核、叶绿体和类胡萝卜素(叶绿体中发现的细胞器)可以在细胞死亡后持续数周和数月。在真核细胞中,足够长以被保存为化石。

研究人员能够描绘出细胞器转变成类似鼻涕的特征。“通过花了几周的时间拍摄藻类细胞腐烂的情况,检查细胞核、叶绿体和类胡萝卜素的状况。由此可见,这些细胞器在细胞死亡后不会立即腐烂,但实际上需要花费数周的溶解时间。”

当生命首次出现在地球上时,它仅限于简单细菌。20亿年后,复杂的生命以具有膜结合细胞器(例如细胞核和叶绿体)的大型真核生物细胞的形式出现。随后是真菌、植物和动物的进化。

然而,恰恰是很难证明何时出现复杂的生命。先前的基因组研究表明,真核细胞可能在8亿到18亿年前进化,这是一个不精确的范围,需要化石来缩小范围。

这项研究的合著者之一,分子古生物学专家菲尔·多诺休(PhilDonoghue)教授说:“真核生物的进化是地球生命史上极为重要的事件,但这些细胞的化石很难解释。”“其中一些具有可能是细胞器的结构,但是长期以来一直存在这样的假设,即细胞器无法保存,因为它们会很快腐烂。”尽管活的真核生物包括容易被发现的大形式,但早期的真核生物主要是单细胞,难以与细菌细胞区分开。

从历史上看,大而复杂的细胞壁已被用来鉴定早期的真核生物,但有些细菌却可以达到大尺寸,并且时间和侵蚀的破坏可能会失去细胞壁的装饰。细菌中未发现细胞核(如细胞核和叶绿体),因此可以作为复杂生命的确定指标,但已假定它们会很快腐烂而无法化石。

该研究实验的结果揭示了早期复杂生命中有争议的化石,其中包括细胞内的结构。研究人员说:一种称为Shuiyousphaeridium的头孢菌是一种17亿年前的化石,其结构与细胞核非常相似,代表最早的化石真核生物分类群之一。由于假定细胞核会迅速衰变,因此以前的解释已被否定。该研究的衰变实验表明,细胞核可以持续数周,这意味着Shuiyousphaeridium头孢菌的结构很可能是细胞核。

通过揭示细胞器的衰变模式,研究人员表示,他们可以证明存在于17亿年前的复杂生命,从而有助于更精确、更清晰地阐明复杂生命的进化史。

参考:ExperimentaltaphonomyoforganellesandthefossilrecordofearlyeukaryoteevolutionSciencesAdvances,advances.sciencemag.org/lookup…./sciadv.abe

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