研究人员观察早期陆生植物中心粒的内部运作

大多数关于中心粒的知识都是通过研究将动物细胞划分为一个狭窄的物种(如苍蝇或人类)而建立的。“最近几个方面的技术进步使我们能够研究其他具有高度经济和环境相关性的物种，”莫妮卡说。植物有自己的故事要讲。“大多数文献都指出植物没有中心粒，这就是它的终结。但是中心粒是在某些植物物种的精子细胞中完全没有模板的情况下产生的。有机体从来没有这些结构，它只是在正确的数量和位置上制造它们。它几乎看起来像魔术”，前 IGC 博士生、该研究的第一作者Sónia Gomes Pereira透露。

与开花植物相反，苔藓具有能动的精子，依靠水来移动，就像人类一样。运动性是由它们的鞭毛提供的，鞭毛含有中心粒。根据 Sónia 的说法，“存在于鞭毛底部的两个中心粒组装在一起，但随后分裂和伸长的方式却截然不同。这不是动物发生的情况，动物的每个细胞内的中心粒都非常相似。在这片苔藓中，两个相似的结构同时诞生并且彼此保持非常接近，但不知何故，细胞可以调节哪一个伸长或不伸长。有一个独特的对称断裂。”

“我们最初认为这些独特的功能可能是技术人工制品，以前从未见过，我们认为不可能发生。那是我们使用 3D 电子断层扫描的时候，我们所看到的完全有意义”，Sónia 描述道。这一切都始于在极低温度下冷冻(冷冻保存)的样品，然后将其切片并放入透射电子显微镜中。在那里，一束电子穿过样品，当它与样品相互作用时，就会形成一个图像。物理倾斜每个部分并在每个角度拍摄它的照片，然后可以对完整的 3D 结构进行数学重建。“这种类型的技术为我们提供了 3D 中心粒发展的三个主要步骤，其细节水平是前所未有的。”

研究各种各样的生物，例如Physcomitrium patens，可以了解整个生命之树中心粒形成过程的共性。在动物中，制造中心粒的分子块的操作受到限制——没有中心粒的动物是不健康的。“这种苔藓只在精子细胞中含有它们，这是一个巨大的优势。由于潜在的缺陷只出现在那里，我们可以像往常一样对其进行培养和研究。我们通过在这种背景下推动遗传学和分子生物学(不仅仅是显微镜)学到的东西可以开辟新的途径，开始了解多样性是如何产生的”，莫妮卡强调。

“这类研究还帮助我们了解进化是如何运作的，尤其是在非常早期的陆生植物中。这是我们描述这一过程的第一个物种”，现任 ITQB 的前 IGC 首席研究员、GREEN-IT 成员Jörg Becker说，他是这项研究的共同领导者。苔藓对生态系统至关重要，尤其是新形成的生态系统：它们可以稳定土壤表面，减少侵蚀，保持土壤水分，减少水分蒸发，同时允许其他植物生长。研究人员补充说：“了解它们如何繁殖和生活至关重要，并根据这些知识为未来的干预奠定基础，如果有必要的话。”

本研究由 Instituto Gulbenkian de Ciência 开发，并得到 FCT(Fundação para a Ciência e Tecnologia)、Calouste Gulbenkian 基金会、ERC(欧洲研究委员会)和 FCT ERA-CAPS 项目 EVOREPRO 的支持，以及来自 EMBL 的 Christian Boulin 奖学金索尼娅·戈麦斯·佩雷拉。

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