圖解：顯微鏡下的Tetrabaena socialis

東京大學(xué)理學(xué)研究所的研究團(tuán)隊，以解開進(jìn)化生物學(xué)上從單細(xì)胞生物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉?xì)胞生物的機(jī)制為目的，將研究焦點置于細(xì)胞數(shù)目最少的群體性團(tuán)藻目Tetrabaena socialis， 其個體僅由4個細(xì)胞組成，是廣泛分布于世界各地的淡水藻類，4個細(xì)胞聚集排列整齊如四葉片型。根據(jù)最近研究認(rèn)為，Tetrabaena socialis是群體性團(tuán)藻當(dāng)中最初期出現(xiàn)的。

包含Tetrabaena socialis在內(nèi)的群體性團(tuán)藻目，其細(xì)胞與單細(xì)胞生物的單胞藻類似，透過細(xì)胞壁結(jié)合在一起。但是多細(xì)胞生物要成為一完整個體，各細(xì)胞都須具有全體的一部分之機(jī)能，采取與單細(xì)胞生物相異的細(xì)胞構(gòu)造。另外，群體性團(tuán)藻的生殖細(xì)胞，藉由細(xì)胞分裂，增殖至與親代相同的細(xì)胞數(shù)，成為次一世代的子群體。該過程剛分裂完成的子細(xì)胞個體間，能互相聯(lián)絡(luò)，形成多細(xì)胞個體的外形結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞數(shù)量較多的群體性團(tuán)藻，其子細(xì)胞間藉由原生質(zhì)間橋梁結(jié)構(gòu)來進(jìn)行訊息聯(lián)絡(luò)。其個體部分的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞間的聯(lián)絡(luò)構(gòu)造二種不同特征，被認(rèn)為是多細(xì)胞生物基本且重要的要素。

他們首先確立Tetrabaena socialis的藻類培養(yǎng)方式，并藉由免疫螢光染色法3來觀察染色的特定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，證實該藻類與單胞藻的特征不同。單胞藻具有旋轉(zhuǎn)對稱的鞭毛結(jié)構(gòu)，但Tetrabaena socialis 與多細(xì)胞生物的群體性團(tuán)藻相同，具有非旋轉(zhuǎn)對稱的鞭毛結(jié)構(gòu)，它的4個細(xì)胞都各自有多細(xì)胞個體的一部分機(jī)能。經(jīng)進(jìn)一步藉由穿透式電子顯微鏡觀察Tetrabaena socialis 的子細(xì)胞發(fā)育過程，發(fā)現(xiàn)子細(xì)胞間藉由原生質(zhì)間橋梁互相聯(lián)絡(luò)。

他們在該研究觀察到Tetrabaena socialis具有單細(xì)胞相異之鞭毛結(jié)構(gòu)及原生質(zhì)間橋梁，認(rèn)為它并非僅是4個細(xì)胞聚集在一起的生物，而是4個細(xì)胞經(jīng)由整合，形成一個多細(xì)胞生物，此為群體性團(tuán)藻的重要特征，因此推測由4個細(xì)胞所形成的Tetrabaena socialis，是2億年前形成，是現(xiàn)在仍遺留的活化石，可說是世界上細(xì)胞數(shù)目最少的多細(xì)胞生物。

1.團(tuán)藻目(Volvocine green algae) ：棲息于水池或湖泊等淡水域，4個細(xì)胞以上集合所成的綠藻之一生物群。各細(xì)胞具有等長的鞭毛，以進(jìn)行移動。

2.原生質(zhì)間橋梁(Cytoplasmic bridges between protoplasts) ：細(xì)胞間藉由該結(jié)構(gòu)進(jìn)行訊息聯(lián)絡(luò)。

3.免疫螢光染色法(immunofluorescence)：外界物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)時，會誘發(fā)免疫系統(tǒng)啟動，僅特定的抗體會與特定抗原結(jié)合，發(fā)生抗原抗體反應(yīng)。利用此特性，透過使用螢光色素標(biāo)識的抗體，能藉由螢光顯微來觀察與抗體相結(jié)合的特定物質(zhì)。