25亿年前，饥饿迫使单细胞进化成多细胞

研究多细胞生命起源的研究人员发现，单细胞生物之间的物理力量可能促进了复杂生命的进化。

长期以来，多细胞生命是如何进化的谜团一直困扰着科学家们，他们花了数年时间试图了解孤独的单细胞生物是如何开始共同生活的，并引发了我们所知道的复杂生命的进化。

但是，海洋生物实验室（MBL）的一个研究小组可能刚刚揭开了这个谜题缺失的那一块，他们获得了单细胞生物之间合作摄食的流体动力学可能是多细胞生物进化背后的驱动力的证据。

普罗维登斯学院海洋生物学家、该研究的资深作者约翰·科斯特洛博士透露：“我们在进化过程中后退了一步，回到了生物独立的时代。”“为什么它们在彼此的相对位置固定之前就聚集在一起？”

改变了一切的纽带

根据亚特兰大埃默里学院副教授、该研究的主要作者Shashank Shekhar博士的说法，研究小组专注于Stentor（喇叭虫）的摄食行为，Stentor是一种巨大的喇叭状单细胞生物，长度可达0.07英寸（2毫米）。

这是一种异养纤毛虫，生活在池塘和湖泊中，它将其细长的一端（也被称为支架）固定在树叶或树枝上，而其喇叭状的一端则自由移动。它用布满纤毛的嘴巴，在周围的水中制造漩涡，吸入细菌等食物。

然而，一旦放入实验室的池塘水中，Stentor个体很快形成了一个动态的群体，不是通过相互附着，而是通过将它们的固着物接触到玻璃表面。

通过测量流体流量，研究小组发现，两只相邻的Stentor可以比单独进食时多摄入一倍的水。这使得它们不仅能吃下更多的猎物，而且还能捕捉到游得更快的猎物，因为它们更强的涡流能从更远的地方拉进水。较弱的个体似乎可以从合作中获得更多。

有趣的是，在一种被科学家称为“她爱我，她不爱我”的行为模式中，当两个Stentor的喇叭两端一起摆动时，它们的液体流量增加了，但它们一直在摆动，把嘴拉离彼此。

群体内流体动力学的数学建模揭示了一种“滥交”，个体经常在相邻的伴侣之间切换，从而经历更强的进食流。

不吃饭，不交易

即使一个个体看起来离开了一个邻居，它实际上是在靠近另一个邻居 —— 科学家们认为，从进化的角度来看，这是一种有效的策略。科斯特洛说：“你可能会认为他们总是试图优化自己的收入。”

然而，现代的Stentor不是多细胞的，它形成的菌落是短暂的，只要在实验室的桌子上稍微碰一下就会分散开来。尽管科学家们不完全确定为什么个体分开，尽管集体受益，但他们认为，当食物变得稀缺时，Stentor分离并转向单独觅食。

“人类也会这样，”Shekhar说。“当有大量的资源和猎物时，我们会相互合作。但当资源减少时，就只能靠自己了。”

不像其他早期的多细胞模型，如Volvox carteri，菌落是由基因相同的细胞形成的，Stentor菌落是暂时的，由基因不同的个体组成。

这表明Stentor模型代表了一个更早的多细胞生物阶段，比其他在至少25个不同谱系中独立进化的形式更早。

Shekhar说：“在进化的早期，快乐的单细胞说，好吧，让我们一起出去玩，然后让我们再次回到单身状态。”“多细胞生物还没有永久消失。”

这项研究发表在《自然物理学》杂志上。

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