进化实验产生了大2万倍且拥有1万倍韧性的酵母菌

来源：cnBeta 　2023-05-15 16:27:46

(资料图片)

科学家们正在实验室中进行一项关于进化的长期实验，以研究单细胞生物如何进化成多细胞生命体。经过数千代之后，他们的酵母菌长大了2万倍，坚韧程度提升1万倍。进化的"缺失环节"的想法通常会让人联想到一个毛茸茸的猿人，但实际上在这个链条上还有更深刻的缺失环节。其中一个最大的缺口位于单细胞生物和多细胞生物之间，这标志着地球上复杂生命发展的关键一步。

现在，来自佐治亚理工学院的科学家们报告了一项实验的初步结果，他们希望继续运行几十年，有一个相当高的目标--将单细胞生命体进化成全新的多细胞生命体。定向进化实验已经进行了几十年，甚至在2018年赢得了诺贝尔化学奖，但那些实验通常集中在制造新药或解决其他问题上，而不是堵住我们遥远的家谱上的漏洞。

在这个多细胞长期进化实验（MuLTEE）的第一阶段，研究人员从一种叫做雪花酵母的物种开始。这些微生物在摇晃的孵化器中生长，每天研究小组都会进行一次人工自然选择--生长最快、体积最大的菌落被选为进一步培养的对象。重复这个过程数千次，你就可以很好地接近自然进化中有利于某些特征的环境力量。

果然，在大约3000代之后，酵母已经进化到形成超过50万个细胞的集群--比原始菌株大2万多倍。在这一过程中，它们变得肉眼可见，并且变得大约1万倍的坚韧，与木材相当。

通过该团队的进化实验，雪花酵母细胞从约100个细胞簇（左）成长到50万个细胞（右）。

科学家们进行了更深入的调查，以观察在细胞层面上发生了什么，这使他们取得了如此令人印象深刻的进展。他们发现，单个酵母细胞都已经伸展开来，这减少了每组细胞的密度，因此，减少了它们彼此之间的压力。这使得集群不会像通常情况下在一定的密度下发生断裂，从而使它们能够长得更大。

但该团队说，仅凭这种机制不应该导致如此戏剧性的增长。因此他们使用扫描电子显微镜进行了更仔细的观察。

"我们发现，有一种全新的物理机制，使这些群体能够成长到这种非常、非常大的尺寸，"该研究的第一作者Ozan Bozdag说。"酵母的枝条已经纠缠在一起--集群细胞进化出类似于葡萄的行为，相互缠绕，加强了整个结构。"

虽然"进化的"酵母仍然缺乏真正多细胞生物的许多生物特征，但这种细胞纠缠似乎是通往这一目标的道路上的一个里程碑。实验也远未结束，所以进一步的发展可能正在路上。

该研究发表在《自然》杂志上。

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