动物都是单鞭毛生物

1987年，英国科学家Thomas Cavalier-Smith提出，真核生物可以根据鞭毛数量分类。例如，植物的孢子和配子有两根长在细胞前端的鞭毛，动物（包括人类）的精子、真菌的游动孢子和原声动物Salpingoeca rosetta（S. rosetta）领鞭毛虫有一根长在细胞后方的鞭毛，通过摆动推进细胞前进。因此，地球上所有真核生物又被分为两个大门类：单鞭毛生物（Unikonta）和双鞭毛生物（Bikonta）。

倘若单鞭毛的单细胞原声生物和多细胞动物同属一个大类，有共同祖先，多细胞动物的祖先很可能就是后鞭毛生物（如S. rosetta）进化而来。因此，世界上许多科学家都在寻找刺激S. rosetta进化和特征形成的物质。

最近哈佛医学院生化和分子药理学教授Jon Clardy团队在《Cell》（8月31日）上发表文章，声称找到了一种细菌促使S. rosetta产生了性行为。

这是首个被发现能诱导真核生物交配的已知细菌，潜在地为“细菌如何影响动、植物行为发展”等命题提供了更广阔的见解。

“虽然共生细菌的重要性越来越受关注，但没人会认为细菌竟能诱导性交，”文章共同一作Clardy实验室的一名研究员J.P. Gerdt说。“该细菌诱导行为的发现，可激励其他领域的研究，也许在一些有待研究的生命系统中，人们还不曾关注过细菌的关键角色。”

这项研究还发现S. rosetta能生产软骨素（chondroitin）分子，在进化树上，这种分子的生产又被向前推进了几个世代。

意想不到的转折

加州大学伯克利分校的Nicole King研究S. rosetta已经好几年了，她和本文的通讯作者Clardy曾共同发表文章声明S. rosetta独特的玫瑰花样群落就是通过一种细菌蛋白触发。

当King课题组把Vibrio fischerii（一种海洋发光细菌）投入S. rosetta培养皿后，S. rosetta不再形成玫瑰花形，微小的S. rosetta鞭毛推动着主人开始了多达50个细胞的交配狂欢。

显然，V. fischerii细菌一定分泌了什么令S. rosetta兴奋的物质。这批S. rosetta细胞被立即送往Clardy实验室进行专业化分析，以解决生化谜题。

一系列测试后，候选分子的范围被缩小到一个从未被发现的单分子蛋白质，研究人员暂将其称为“性细胞外调节因子（Extracellular regulator of Sex，EroS）”。

进一步实验表明，EroS是一种硫酸软骨素分解酶。随后，科研人员发现S. rosetta也能生产软骨素（组成软骨结构的一种成分）。

“在此之前，我们根本不知道领鞭毛虫（choanoflagellates）细胞具有编码软骨素的能力，”Gerdt说。“我们无心插柳地改变了硫酸软骨素的演化发展时间表。”

阻断EroS后，S. rosetta的成群移动和交配活动停止，直接添加从海洋细菌中提炼的软骨素酶又重新引发疯狂。

为什么V. fischerii要生产促进S. rosetta交配的分子？生物的自然栖居地是否也存在相同的现象？EroS的工作机理是什么？S. rosetta和它的近亲是否也能和其他细菌发生互动？这些都是有待进一步研究的课题。

“动物和S. rosetta有同一个祖先，”Gerdt说。“如果我们能勾勒出S. rosetta与细菌互动的细致蓝图，我们就可以开始比较动物和细菌的相互作用了。”

人类精子细胞使用一种EroS的远亲酶与卵子融合，在自然进化舞台上，随着时间推移虽然演员们都发生了巨大变化，但你仍能看到某些基本的生存策略。