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诺奖得主德迪夫逝世,曾揭示复杂细胞的起源  

2013-05-09 11:15:04|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newgc/2013/0508/23207.html

比利时95岁的科学家德迪夫于5月4日以安乐死的方式辞世。他是在家跌倒后,决定施行安乐死。上世纪中期,德迪夫发现了溶酶体和过氧化酶体,极大推动了细胞生物学研究。

  

克里斯汀·德迪夫(Christian de Duve),比利时生物学家,1974年诺贝尔生理学或医学奖得主。上世纪50年代,他利用刚刚出现的细胞分级分离技术(通过超速离心来分离细胞成分),发现了溶酶体和过氧化物酶体,让人们对细胞内部结构有了更清楚的认识,极大推动了细胞生物学研究。因为这一发现,他获得了1974年诺贝尔生理学或医学奖。后来,随着研究的深入,德迪夫的兴趣逐渐转向细胞起源。
 
 
《科学美国人》1996年第4期上,德迪夫就他在亚细胞结构起源上的一些研究和发现,特别撰写了《复杂细胞的起源》一文。全文如下:
 


线粒体的剖面图(电脑合成图)
 
大约37亿年以前,第一种生命体出现在地球上。它们是一些微小的单细胞生物,和现在的细菌没有太大差别。由于单细胞生物中的原核生物具备出众的进化和适应能力,它们取得了极大的成功——不但进化出多个种类,而且几乎遍布世界每一个能够生存的角落。要不是一次生物进化的重大飞跃——地球上出现了一种不同类型的细胞,即拥有真正细胞核的真核细胞,或许我们的地球至今仍由原核生物主宰。如今,所有多细胞生命体都是由真核细胞组成的。真核细胞最有可能从原核细胞进化而来,但这个过程是怎样的? 
 
要想了解这一段非凡的进化历程,我们需要明白这两种基本的细胞类型之间有何区别。真核细胞比原核细胞要大很多(一般而言,前者的体积约是后者的10 000倍)。原核生物的整个基因组只包含一个由环状DNA链构成的染色体,这个染色体与细胞中的其余细胞器之间并没有隔膜。然而在真核生物中,绝大多数DNA都包含在高度结构化的染色体中,而且这些染色体都被包裹在轮廓分明的细胞中央,即细胞核。在大多数真核细胞的细胞质中,有多达数千种专门的结构或细胞器(大小与原核细胞相似),这也是区分两类细胞的重要特征。其中最重要的细胞器包括过氧化物酶体(peroxisome,具备多种多样的代谢能力)、线粒体(mitochondria,细胞的能量工厂)及色素体(plastid,植物和藻类细胞中特有的细胞器,是进行光合作用的场所)。
 
长期以来,生物学家都在怀疑线粒体和色素体可能是由细菌演化而成的。前者作为内共生体(endosymbiont,这一名词的词根来自希腊,意为“在内部共同生存”)而被一些“祖先细胞”所接纳。最为可信的证据是,这些细胞器中存在虽已退化但仍有功能的遗传系统,其中既含有DNA,也有复制这些DNA所需的材料,以及将DNA最终翻译为蛋白质的分子工具。内共生体接纳(Endosymbiont adoption)常常被认为是两个典型原核生物之间偶然遭遇的结果,比如攻击性捕食、和平进入以及互利性联合或融合等。另外,还有一种更为直接的解释——细菌被一个异常巨大的宿主细胞吞入,最终变成了共生体,而这个宿主细胞当时可能已经具有现今真核细胞的一些特性。现在,许多真核细胞(比如白细胞)就能诱捕原核生物。在一些比较罕见的情形下,捕食者与被捕食者能够互相容忍对方的存在,而后还能互惠互利,最终进入相互依赖的状态。因此,线粒体和色素体或许就是宿主细胞的永久性客人。
 
(翻译 冯志华)
 
本文摘自《环球科学》2011年第7期《与《科学美国人》分享诺贝尔智慧》,转载请注明出处。
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