研究多細胞生命起源的研究人員發現，單細胞生物之間的物理力量可能促進了復雜生命的進化。

長期以來，多細胞生命是如何進化的謎團一直困擾著科學家們，他們花了數年時間試圖了解孤獨的單細胞生物是如何開始共同生活的，并引發了我們所知道的復雜生命的進化。

但是，海洋生物實驗室（MBL）的一個研究小組可能剛剛揭開了這個謎題缺失的那一塊，他們獲得了單細胞生物之間合作攝食的流體動力學可能是多細胞生物進化背后的驅動力的證據。

普羅維登斯學院海洋生物學家、該研究的資深作者約翰·科斯特洛博士透露：“我們在進化過程中后退了一步，回到了生物獨立的時代。”“為什么它們在彼此的相對位置固定之前就聚集在一起？”

改變了一切的紐帶

根據亞特蘭大埃默里學院副教授、該研究的主要作者Shashank Shekhar博士的說法，研究小組專注于Stentor（喇叭蟲）的攝食行為，Stentor是一種巨大的喇叭狀單細胞生物，長度可達0.07英寸（2毫米）。

這是一種異養纖毛蟲，生活在池塘和湖泊中，它將其細長的一端（也被稱為支架）固定在樹葉或樹枝上，而其喇叭狀的一端則自由移動。它用布滿纖毛的嘴巴，在周圍的水中制造漩渦，吸入細菌等食物。

然而，一旦放入實驗室的池塘水中，Stentor個體很快形成了一個動態的群體，不是通過相互附著，而是通過將它們的固著物接觸到玻璃表面。

通過測量流體流量，研究小組發現，兩只相鄰的Stentor可以比單獨進食時多攝入一倍的水。這使得它們不僅能吃下更多的獵物，而且還能捕捉到游得更快的獵物，因為它們更強的渦流能從更遠的地方拉進水。較弱的個體似乎可以從合作中獲得更多。

有趣的是，在一種被科學家稱為“她愛我，她不愛我”的行為模式中，當兩個Stentor的喇叭兩端一起擺動時，它們的液體流量增加了，但它們一直在擺動，把嘴拉離彼此。

群體內流體動力學的數學建模揭示了一種“濫交”，個體經常在相鄰的伴侶之間切換，從而經歷更強的進食流。

不吃飯，不交易

即使一個個體看起來離開了一個鄰居，它實際上是在靠近另一個鄰居 —— 科學家們認為，從進化的角度來看，這是一種有效的策略。科斯特洛說：“你可能會認為他們總是試圖優化自己的收入。”

然而，現代的Stentor不是多細胞的，它形成的菌落是短暫的，只要在實驗室的桌子上稍微碰一下就會分散開來。盡管科學家們不完全確定為什么個體分開，盡管集體受益，但他們認為，當食物變得稀缺時，Stentor分離并轉向單獨覓食。

“人類也會這樣，”Shekhar說。“當有大量的資源和獵物時，我們會相互合作。但當資源減少時，就只能靠自己了。”

不像其他早期的多細胞模型，如Volvox carteri，菌落是由基因相同的細胞形成的，Stentor菌落是暫時的，由基因不同的個體組成。

這表明Stentor模型代表了一個更早的多細胞生物階段，比其他在至少25個不同譜系中獨立進化的形式更早。

Shekhar說：“在進化的早期，快樂的單細胞說，好吧，讓我們一起出去玩，然后讓我們再次回到單身狀態。”“多細胞生物還沒有永久消失。”

這項研究發表在《自然物理學》雜志上。

如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！