研究人員發現了一種引導多細胞生命進化的機制。他們確定了蛋白質折疊改變是如何驅動多細胞進化的。

在一項由赫爾辛基大學和佐治亞理工學院的研究人員領導的新研究中，科學家們求助于一種叫做實驗進化的工具。在正在進行的多細胞長期進化實驗(MuLTEE)中，實驗室酵母正在進化出新的多細胞功能，使研究人員能夠研究它們是如何產生的。

這項研究將重點放在了理解進化過程中蛋白質的調節上。

“通過證明蛋白質水平變化對促進進化變化的影響，這項工作強調了為什么遺傳密碼本身的知識并不能完全理解生物體如何獲得適應性行為。”“實現這樣的理解需要繪制整個遺傳信息流，一直延伸到最終控制細胞行為的蛋白質的可操作狀態，”赫爾辛基生命科學研究所HiLIFE和赫爾辛基大學生物與環境科學學院的副教授Juha Saarikangas說。

酵母通過改變細胞形狀，在3000代中進化出健壯的身體

最重要的多細胞創新之一是強健身體的起源:經過3000代，這些“雪花酵母”開始比明膠弱，但進化到像木頭一樣強壯和堅韌。

研究人員在這種新的多細胞特性的基礎上發現了一種非遺傳機制，這種機制在蛋白質折疊水平上起作用。作者發現，隨著雪花酵母進化出更大、更堅硬的身體，幫助其他蛋白質獲得其功能形狀的伴侶蛋白Hsp90的表達逐漸被抑制。事實證明，Hsp90充當了一個至關重要的調節旋鈕，破壞了一個調節細胞周期進程的中心分子的穩定，導致細胞變長。這種細長的形狀反過來又使細胞相互纏繞，形成更大的、機械上更堅韌的多細胞群。

來自芬蘭赫爾辛基生命科學研究所的首席作者克里斯托弗·蒙特羅斯解釋說:“Hsp90一直被認為可以穩定蛋白質并幫助它們正確折疊。”“我們發現，Hsp90運作方式的微小改變不僅會對單細胞產生深遠影響，還會對多細胞生物的本質產生深遠影響。”

通過改變蛋白質形狀實現適應性進化的途徑

從進化的角度來看，這項工作突出了非遺傳機制在快速進化變化中的作用。

“我們傾向于關注遺傳變化，并且非常驚訝地發現伴侶蛋白的行為發生了如此大的變化。這強調了在尋找解決新問題的方法時，進化是多么具有創造性和不可預測，比如建立一個強壯的身體。美國佐治亞理工學院的威爾·拉特克利夫教授說。

這項研究是由人類前沿科學計劃的研究經費資助的。


（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-3）