为什么细胞在早期进化中粘在一起

现代动物(包括人类)是由数十亿个共同工作的细胞组成的极其复杂的生物。这些复杂的多细胞生物是从简单得多的生物演化而来的，而这些生物又是从单细胞祖先演化而来的。根据基因组和化石数据，在进化过程中，从单细胞生物向多细胞性的过渡独立发生了几次。是什么促使这种向多细胞性的转变?来自莱顿大学和阿姆斯特丹大学的研究人员在科学期刊eLife上发表了这种转变的可能解释。

Enrico Sandro Colizzi是莱顿大学数学研究所的博士后。在这项研究中，他与阿姆斯特丹大学和Roeland Merks的Renske Vroomans，莱顿生物研究所数学生物学教授和莱顿大学数学研究所一起工作。他们都隶属于起源中心，该中心是研究生命，行星和宇宙起源和进化的平台，由荷兰研究议程资助。他们共同开发了一个数学模型，其中数字单细胞得以进化。Colizzi：“在我们的模型中，细胞必须找到合适的复制位置。细胞必须通过化学追踪找到该位置。这在活细胞中很常见，例如，细胞粘液霉菌盘基网柄菌就可以做到这一点。”研究人员发现，当化学痕迹非常微弱时，细胞无法非常有效地找到繁殖点。

然后，研究人员更改了模型的设置，以使细胞粘在一起形成原始的多细胞生物，即Colizzi称之为“斑点”的生物。Colizzi说，接下来发生的事情非常了不起：“即使在路径模糊的时候，这个斑点仍然能够嗅到资源的踪迹并迅速找到它们。”

当细胞处于多细胞群中时，它们可以共同完成某些个别细胞无法做到的事情。Colizzi认为发生这种情况是因为单元格可以纠正大量错误，“如果单个单元格找不到路径，它将丢失，但如果组中的某个单元格找不到路径，它将跟随可能的单元格。”

接下来，研究人员通过进化模拟对细胞进行了研究。在这些模拟中，细胞可以粘在一起或保持单细胞状态。再一次，多细胞性得到了发展，因为这是找到合适繁殖场所的一种更有效的方法。研究人员想知道，如果该位置发生如此频繁的变化以至于多细胞斑点找不到它会发生什么。Colizzi解释说：“当斑点无法找到繁殖点时，多细胞性就不会进化。细胞仍然是单细胞的。”

Colizzi认为，通过保留单细胞，细胞可以分散，尽管它们无法通过嗅探找到合适的空间，但有些细胞会因为运气而找到它们。“地球上大多数生命是单细胞的。但是多细胞性可以进化，因为在正确的位置定位成组的细胞要比单细胞快。看到这种情况令人感到意外。”