Nature 速递：宏观多细胞从无到有的演化

关键词：进化，自然选择，多细胞长期进化实验

论文题目：De novo evolution of macroscopic multicellularity

论文来源：Nature

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06052-1

生物体大小在多细胞生物演化过程中起着重要作用，更大尺寸的演化使得生物体能从外部环境获得保护、探索新的生态位、为细胞分化的演化创造机会……显然，早期的多细胞谱系是从相对简单的细胞群开始的。然而，很少有人知道，新生的多细胞生物（nascent multicellular organisms，由小的未分化细胞群组成）如何演化形成生物力学上坚韧的、宏观的多细胞体？还有生物尺寸的自然选择是否能持续驱动多细胞演化？

最近发表在Nature上的这篇文章为了研究上述问题，用雪花酵母（snowflake yeast）模型系统进行了多细胞长期演化实验（The multicellularity long-termevolution experiment）。

他们的实验包括三种代谢处理下（厌氧、专性需氧和兼养酵母），经过600轮的选择，他们观察到厌氧处理组中的雪花酵母演化为肉眼可见，变得约 2×10⁴ 倍大（约mm尺度），生物物理坚韧约10⁴倍，同时保留克隆多细胞生命周期。这通过生物物理适应出现——演化出越来越长细胞最初降低了细胞堆积的应变，然后促进了分支缠结（branch entanglement），这使得即使在许多细胞键断裂之后，细胞组也能够保持在一起。相比之下，竞争低氧的雪花酵母仍然不可见，演化到只有大约六倍大，这强调了氧水平在多细胞大小演化中的关键作用。

这项研究见解独特，展示了简单的细胞群如何克服基本的生物物理限制，渐进但持续地演化成宏观多细胞体。