科學家揭開「雞與蛋悖論」真相——答案可能早於動物的出現

最近，來自夏威夷海域的單細胞生物 Chromosphaera perkinsii 的研究為長久以來的「雞與蛋悖論」提供了嶄新的解釋。科學家發現，與多細胞發育和胚胎過程相關的遺傳機制在動物演化之前的十億年以上便已存在，這表明「蛋」可能早於「雞」出現。

發現 C. perkinsii 的突破

Chromosphaera perkinsii 是在 2017 年於夏威夷淺海沉積物中發現的一種單細胞生物，屬於魚胞子蟲類。它的演化分支在超過十億年前便已與動物分開。令人驚訝的是，這種微生物在生命週期中的約三分之一時間裡形成多細胞結構，並包含至少兩種不同的細胞類型。更重要的是，其繁殖過程中出現了類似胚胎的結構，這為探索多細胞生命的起源提供了全新的研究模型。

多細胞演化的遠古根源

研究顯示，C. perkinsii 的行為揭示了多細胞發育的過程可能早於動物的出現十億年以上。它可以分裂為相連的多個子細胞，最終形成類似群落的結構，這些結構稍後才分散為獨立的單元。這種從單細胞到多細胞的過渡模型，為解釋地球早期生命如何實現多細胞化提供了重要的參考依據。

傳統觀點認為多細胞演化是動物演化的里程碑，但 C. perkinsii 的研究顛覆了這一觀點，顯示多細胞機制可能在其他單細胞生物中就已演化完成。

古老的遺傳工具箱

基因分析揭示，C. perkinsii 的基因與動物胚胎的基因有驚人的相似之處。它表達了許多與細胞黏附、信號傳遞和轉錄調控相關的基因，例如調控動物胚胎原腸運動的 Brachyury 基因 和與生殖細胞形成相關的 Piwi 基因。這些基因在 C. perkinsii 和早期分支的動物（如栉水母、海綿和刺胞動物）中的表達模式顯示出高度相似性。

這一發現表明，現代動物胚胎發育所需的基因「工具箱」早在十億年前就已存在於單細胞生物中，為多細胞生命的出現奠定了基礎。

進化生物學的範式轉變

C. perkinsii 所形成的胚胎樣結構，表明早期真核細胞已具備發育為多細胞的潛力，這不僅解答了「雞與蛋悖論」，還重塑了我們對生命演化歷史的理解。研究顯示，自然界在動物出現之前，早已具備形成「蛋」的能力，而這一能力可能促成了多細胞生命的誕生。

這些發現不僅為進化生物學提供了新的視角，也強調了研究多樣化單細胞生物的重要性，以更好地理解生命的複雜性和多樣性。

未來研究的啟示

C. perkinsii 的研究為發育生物學開啟了新的方向。未來，科學家或將重新審視多細胞化的演化模型，探索遺傳工具箱如何在單細胞生物中發揮作用，並如何推動多細胞生命的誕生。此外，這些研究成果可能對再生醫學和組織工程產生深遠影響，啟發新一代的科學探索。

總而言之，C. perkinsii 的發現是一個重要的里程碑，它重新定義了我們對生命起源與複雜生命演化的認識，並可能為解開更多進化奧秘鋪平道路。