PNAS：新的细胞分裂方式

　　

来自瑞典乌普萨拉大学分子进化学系的研究人员发现了一种细胞分裂的新方式，这对于理解人类细胞的内部关键机制及生命整体进化都将大有帮助。 这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

领导这一研究的是乌普萨拉大学Rolf Bernander教授，其它参与人员还包括Ann-Christin Lindås, Erik Karlsson, Maria Lindgren和 Thijs Ettema。

细胞分裂（cell division）是活细胞繁殖其种类的过程。通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖，在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础。1855年德国学者魏尔肖（R.Virchow）提出“一切细胞来自细胞”的著名论断，即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的。现在除细胞分裂外还没有证据说明细胞繁殖有其他途经。

细胞分裂的种类包括原核细胞的分裂和真核细胞的分裂。前者在DNA的复制间体也复制成两个之后，两个间体由于其间的质膜的生长而逐渐离开，与它们相连接的两个DNA分子环于是被拉开，每一个DNA环与一个间体相连。在被拉开的两个 DNA环之间细胞膜向中央长入，形成隔膜，终于使一个细胞分为两个细胞。后者有丝分裂、减数分裂和无丝分裂。其中无丝分裂又称直接分裂。其典型过程是核仁首先伸长，在中间缢缩分开，随后核也伸长并在中部从一面或两面向内凹进横缢，使核变成肾形或哑铃型，然后断开一分为二。差不多同时细胞也在中部缢缩分成两个子细胞，由于在分裂过程中不形成由纺锤丝构成的纺锤体，不发生由染色质浓缩成染色体的变化，故名。

在这篇文章中，研究人员发现一种Sulfolobus acidocaldarius（耐热嗜酸古细菌）的古细菌在进行细胞分裂前，有3个基因被激活。这3个基因分别编码的蛋白会在细胞中间联手，逐渐地压缩细胞，直至形成两个子细胞。这与上面提到的方法都不相同。

Sulfolobus acidocaldarius属于硫化叶菌，硫化叶菌是最早发现的嗜酸热微生，属于泉古菌界，其生长环境通常为富含硫的地热地区。硫化叶菌嗜酸性，最佳生长pH为2-3，可耐受pH为0.9-5.8；嗜热，最佳生长温度70℃-85℃。硫化叶菌细胞形态为球形，并有许多叶状分裂，切面树叶形，直径0.2-2μm，有鞭毛，能运动。细胞壁缺乏肽聚糖，只含有一个S层，S层是古菌中最普遍的细胞壁类型，其由蛋白和糖蛋白组成，是生物进化过程中最简单的细胞壁。这里的耐热嗜酸古细菌是从美国黄石国家公园的温泉中分离得到的。

Rolf Bernander教授表示，这是多年来生物学界第一次发现新的细胞分裂机制。耐热嗜酸古细菌的细胞分裂蛋白与目前已知的其他分裂蛋白截然不同。


研究小组认为，这种古细菌代表了一类十分新颖的生物模型，可以借此研究在地球早期的热环境中生命如何起源。此外它也将有助于科学家寻找其他行星上极端环境下可能存在的生命。