多细胞生命源于基因偶然变异

几十亿年前，地球上的生命由单细胞构成，从细胞开始特化，自我排列成有序的组织和器官，进化出了多细胞生物，但人们对其中的分子机制却知之甚少。据美国俄勒冈大学网站消息，该校一个研究团队提出，在大约6亿年前，一次偶然的基因突变使细胞内蛋白质的相互作用发生了变化，帮我们的单细胞祖先变成了有组织的多细胞生物。

为了形成并保持有序的组织，细胞必须能协调自己与邻居的相对位置。这一过程中有丝纺锤体的方向至关重要，如果纺锤体方向不对，会导致畸形组织和癌症。在多种动物中，纺锤体的方向由一种古老的支架蛋白控制，这种支架蛋白能把纺锤体连接到细胞边缘的“标签”蛋白上。

那些复杂的系统是如何让各种细胞以有组织的方式互相合作，并进化出它们所需要的多种不同的蛋白质的？俄勒冈大学生化学家肯·普里霍达认为，只要少许变异就能进化出新的蛋白质功能。

普里霍达的实验室与加州大学伯克利分校尼古拉·金的团队合作，研究了领鞭毛虫。领鞭毛虫被认为是最接近动物的生命，生活在海水中，它们都有一个向外伸出的“尾巴”，叫做鞭毛，让其能运动和觅食。它们能以单细胞形式独立生存，也能以多细胞形式聚居。

研究人员通过基因测序和计算机模拟重建古老的蛋白质，反向追溯进化树，推测其中的变异和由此产生的蛋白质相互作用的变化。他们发现了一种重要变异，让一种酶基因的一个副本能帮助确定细胞方向，排布新产生的细胞。这打开了通向有序多细胞动物的大门，使它们最终变得不再需要“尾巴”。

普里霍达说，这项研究帮助解决了进化中的重要问题，对研究疾病状态，如癌症形成也有重要意义，因为癌症是细胞受到伤害，无法再与身体中其他细胞合作，返回到一种单细胞的独立状态。