第一章 总则第一条 本学会名称为中国细胞生物学学会,英译名为Chinese Society for Cell Biology,简称CSCB。第二条 中国细胞生物学学会(以下简称学会)是中国共产党领导下依法登记成立的并在全国细胞生物学工作者自愿结成学术性、非营利性的社会团体,是党联系细胞生物学工作者的桥梁和纽带,是中国科学技术协会(以下简称中国科协)的组成部分,是发展我国细胞生物学科技事业的重要社会力量。第三条 学会遵守国家宪法、法律、法规和国家政策,遵守社会道德风尚;提倡辩证唯物主义,坚持实事求是的科学态度,认真贯彻“百花齐放,百家争鸣”的方针,充分发扬民主,开展学术上的自由讨论。团结广大科技工作者,维护他们的正当权益,反映他们的意见和呼声,共同团结在中国共产党周围,为繁荣我国的科学技术事业,为促进科技战线出成果,出人材,为加速实现我国社会主义现代化做出贡献。第四条 学会接受业务主管单位中国科协和社团登记管理机关中华人民共和国民政部的业务指导和监督管理。第五条 学会的住所在上海市岳阳路320号,邮编200031。第二章 业务范围第六条 学会的业务范围,主要围绕细胞生物学科及相关学科领域范围内开展以下业务活动:一、积极开展学术交流活动,组织重点学术课题的探讨和科学考察活动。二、编辑出版《Journal of Molecular Cell Biology》、《中国细胞生物学学报》、《Cell Research》及其他公开发行的专业性和科普性书籍及细胞生物学学术领域内的中外文期刊。编辑出版、公开或内部发行的专业会议摘要、论文汇编及细胞生物学领域内的音像制品。三、大力普及科学技术知识,积极传播先进生产技术经验。四、对国家重要的科学技术政策和问题发挥咨询作用,积极地提出合理化建议。五、积极开展国际学术交流活动,加强国内外的细胞生物学学术团体和科学家的友好联系。六、根据国家经济建设和学科发展的需要,举办各种培训班、讲习班或进修班,努力提高会员的学术水平,并积极发现人才,向有关部门推荐。七、推荐、奖励优秀学术论文和科普作品。八、根据学术活动的需要,可下设立若干学科专业委员会,组织学术交流活动。第三章 会员第七条 本学会的会员种类,有个人会员和单位会员。个人会员有正式会员(M)、学生会员(A)、资深会员(S)、荣誉会员(H)和外籍会员(F)。第八条 申请加入本学会的会员,必须具备下列条件:(一)拥护本学会的章程;(二)有加入本学会的意愿;(三)在本学会的业务(行业、学科)领域内具有一定的影响。除上述条件,并具有下列条件之一者,可申请为个人会员:1. 从事细胞生物学科研和教学工作,具有助理研究员、讲师、工程师、农艺师、主治医师及相当于中级专业职称以上技术职务或职称的科技人员。2. 取得学士以上学位的科技人员。3. 高等院校本科毕业,在研究、教学、生产、企事业单位、科学教育组织管理部门从事本学科工作五年以上,具有一定学术水平和独立工作能力者;或虽非高等院校本科毕业,但己具有相当于本条规定的学术水平和工作经验的科技人员和技术革新家。4. 热心和积极支持学会工作,并从事有关学科组织管理工作的领导干部。(四)与细胞生物学学科或专业相关,具有一定数量科技人员,愿意参加学会有关活动,支持学会工作的科研、教学、生产、设计等企业、事业单位以及社会团体,可申请为单位会员。第九条 会员入会的程序是:(一)提交入会申请书;(二)经理事会授权机构根据本学会会员条件进行审核通过;(三)由理事会或理事会授权的机构发给会员证。第十条 会员享有下列权利:(一)本学会的选举权、被选举权和表决权;(二)参加本学会的活动;(三)获得本学会服务的优先权;(四)对本学会工作的批评建议权和监督权;(五)入会自愿、退会自由。第十一条 会员履行下列义务:(一)遵守学会章程,执行本学会的决议;(二)维护本学会合法权益;(三)完成本学会交办的工作;(四)按规定缴纳会费;(五)向本学会反映情况,提供有关资料;协助开展国际学术活动;推荐有关专家来华讲学等。第十二条 会员退会应书面通知本学会,并交回会员证。会员如果1 年不缴纳会费或无正当理由不参加本学会活动的,视为自动退会。第十三条 会员如有严重违反本章程的行为,经理事会或常务理事会表决通过,予以除名。第四章 组织机构和负责人产生、罢免第十四条 本学会的最高权力机构是全国会员代表大会,全国会员代表大会的职权是:(一)制定和修改章程;(二)选举和罢免理事;(三)审议理事会的工作报告和财务报告;(四)决定终止事宜;(五)决定其他重大事宜,如举行学术交流活动,进行奖励和表彰活动等。第十五条 全国会员代表大会须有2/3以上的会员代表出席方能召开,其决议须经到会会员代表半数以上表决通过方能生效。第十六条 全国会员代表大会每届四年。因特殊情况需提前或延期换届的,须由理事会表决通过,报业务主管单位审查并经社团登记管理机关批准同意。但延期换届最长不超过1年。第十七条 理事会是全国会员代表大会的执行机构,在闭会期间领导本学会开展日常工作,对全国会员代表大会负责。第十八条 理事会的职权是:(一)执行全国会员代表大会的决议;(二)选举和罢免理事长、副理事长、秘书长;(三)筹备召开全国会员代表大会;(四)向全国会员代表大会报告工作和财务状况;(五)决定会员的吸收或除名;(六)决定设立办事机构、分支机构、代表机构和实体机构;(七)决定副秘书长、各机构主要负责人的聘任;(八)领导本学会各机构开展工作;(九)制定内部管理制度;(十)决定其他重大事项。第十九条 理事会的组成(一)理事人选应是作风正派,热心学会工作的科学家和技术专家,以及热心和支持学会工作并从事本学科的组织工作的管理工作者;(二)理事会组成要体现老、中、青结合原则;(三)理事会成员每届更新不得少于三分之一;(四)理事会成员数与本会会员人数成一定比例;(五)本会设理事长1名、秘书长1名。第二十条 理事会的产生(一)由上一届理事会或常务理事会确定新一届理事会规模和省、市、自治区理事候选人分配名额;(二)由各省、市、自治区细胞生物学会根据分配名额由其常务理事会提名通过;(三)由全国会员代表大会用无记名投票等额选举产生理事会。第二十一条 理事会须有2/3以上理事出席方能召开,其决议须经到会理事2/3以上表决通过方能生效。第二十二条 理事会每年召开一次会议;情况特殊的,也可采用通讯形式召开。第二十三条 本学会设立常务理事会,常务理事会由理事会选举产生,在理事会闭会期间行使第十八条第一、三、五、六、七、八、九项的职权,对理事会负责,(常务理事人数不超过理事人数的1/3)。第二十四条 常务理事会须有2/3以上常务理事出席方能召开, 其决议须经到会常务理事2/3以上表决通过方能生效。第二十五条 常务理事会每半年召开一次会议;情况特殊的,也可采用通讯形式召开。第二十六条 本学会的理事长、副理事长、秘书长必须具备下列条件:(一)坚持党的路线、方针、政策,政治素质好;(二)在本学会业务领域内有较大影响;(三)理事长、副理事长最高任职年龄不超过70周岁,秘书长最高任职年龄不超过62周岁,秘书长应为专职,如秘书长不能做到专职,可设立一名专职常务副秘书长;(四)身体健康,能坚持正常工作;(五)未受过剥夺政治权利的刑事处罚的;(六)具有完全民事行为能力。第二十七条 本学会理事长、副理事长、秘书长如超过最高任职年龄的,须经理事会表决通过,报业务主管单位审查并社团登记管理机关批准同意后,方可任职。第二十八条 本学会理事长、副理事长、秘书长任期一届,任期最长不得超过两届。因特殊情况需延长任期的,须经全国会员代表大会2/3以上会员代表表决通过,报业务主管单位审查并经社团登记管理机关批准同意后方可任职。第二十九条 本学会理事长为本学会法定代表人。在特殊情况下,由理事长委托,经中国科协和民政部批准同意后,可由副理事长或秘书长担任法定代表人。本学会法定代表人不兼任其他团体的法定代表人。第三十条 本学会理事长行使下列职权:(一)召集和主持理事会或常务理事会;(二)检查全国会员代表大会、理事会或常务理事会决议的落实情况;(三)代表本学会签署有关重要文件。第三十一条 本学会秘书长行使下列职权:(一)主持办事机构开展日常工作,组织实施年度工作计划;(二)协调各分支机构、代表机构、实体机构开展工作;(三)提名副秘书长以及各办事机构、分支机构、代表机构和实体机构主要负责人,交理事会或常务理事会决定;(四)决定办事机构、代表机构、实体机构专职工作人员的聘用;(五)处理其他日常事务。第三十二条 理事会可根据工作需要,设立若干专业委员会,作为理事会领导下的学术组织。参照国家有关规定,其名称不得冠以“中 国”、“中华”、“全国”等字样,不得另订章程。为避免重复,设立前应与中国科协协商,同意设立后报中国科协备案,并到民政部登记。第三十三条 理事会可根据工作需要,设立若干工作委员会,协助理事会开展工作。第三十四条 本会日常办事机构为秘书处,秘书处在常务理事会 领导下,由秘书长或专职常务副秘书长处理日常工作。本会办事机构的专职工作人员,由中国科学院上海生命科学研究院按其编制管理权限进行管理。第三十五条 本会理事会换届等重大问题,在理事会任期届满前6个月,将经理事会或常务理事会审议通过的换届方案报中国科协,经中国科协批复同意后进行筹备。召开全国会员代表大会前2个月,向中国科协提出召开会议的申请,经中国科协书记处审批同意后,组织实施。全国会员代表大会结束后15日内要写出换届总结报告,报中国科协学会部并按照《社会团体登记管理条例》的有关规定,到民政部办理相关手续。第五章 资产管理、使用原则第三十六条 本学会经费来源:(一)政府资助(中国科协拨款);(二)中国科学院上海生命科学研究院资助;(三)捐赠;(四)会费;(五)在核准的业务范围内开展活动或服务的收入;(六)利息;(七)其他合法收入。第三十七条 本学会按照国家有关规定收取会员会费。第三十八条 本学会经费必须用于本章程规定的业务范围和事业的发展,不得在会员中分配。第三十九条 本学会建立严格的财务管理制度,保证会计资料合法、真实、准确、完整。第四十条 本学会配备具有专业资格的会计人员。会计不得兼任出纳。会计必须进行会计核算,实行会计监督。会计人员调动工作或离职时,必须与接管人员办清交接手续。第四十一条 本学会的资产管理必须执行国家规定的财务管理制度,接受全国会员代表大会和财政部门的监督。资产来源属于国家拨款或者社会捐增、资助的,必须接受审计机关的监督,并将有关情况以适当方式向社会公布。第四十二条 本学会换届或更换法定代表人之前必须接受社团登记管理机关和业务主管单位组织的财务审计。第四十三条 本学会的资产,任何单位、个人不得侵占、私分和挪用。第四十四条 本学会专职工作人员的工资和保险、福利待遇,参照国家对事业单位的有关规定执行。第六章 章程的修改程序第四十五条 对本学会章程的修改,须经理事会表决通过后报全国会员代表大会审议。第四十六条 本学会修改的章程,须在全国会员代表大会通过后15日内,经业务主管单位审查同意,并报社团登记管理机关核准后生效。第七章 终止程序及终止后的财产处理第四十七条 本学会完成宗旨或自行解散或由于分立、合并等原因需要注销的,由理事会或常务理事会提出终止动议。第四十八条 本学会终止动议须经全国会员代表大会表决通过,并报业务主管单位审查同意。第四十九条 本学会终止前,须在业务主管单位及有关机关指导下成立清算组织,清理债权债务,处理善后事宜,清算期间,不开展清算以外的活动。第五十条 本学会经社团登记管理机关办理注销登记手续后即为终止。第五十一条 本学会终止后的剩余财产,在业务主管单位和社团登记管理机关的监督下,按照国家有关规定,用于发展与本学会宗旨相关的事业。第八章 附则第五十二条 本章程经2011年7月16日学会第十二次全国会员代表大会表决通过。第五十三条 本章程的解释权属本学会的理事会。第五十四条 本章程自社团登记管理机关核准之日起生效。
NC 2011年获得第一个影响因子为7.396,2012年影响因子上涨到10分档,后续一直在10分以上。 Nature Communications是一本开放获取期刊,论文接收后,版面费为5380美元,较往年上涨了180美元。
Nature Communications (以下简写为NC)是首个冠名“Nature”品牌的纯开放获取刊物。2010年创刊时为混合型期刊,出版开放获取及订阅形式的论文。从2016年1月起,该刊转为全部开放获取。
相关内容解释:
NC收稿范围(Aims & Scope)是致力于发表生物、健康、物理、化学和地球科学所有领域的高质量研究。具体涉及到肿瘤学、免疫学、生物学、化学、分子生物学、细胞生物学、表观遗传学、生物化工、有机合成、无机材料、生物技术、合成生物学、干细胞、植物科学、地学等等。
NC的审稿周期从投稿成功到首轮编辑部决定作出的中位数时间是8天;从投稿成功到第一轮外审结束并作出决定的中位数时间是46天;从投稿成功到最终收到决定意见的中位数时间是200天。
论文润色、翻译、推广建议选择国际科学编辑,国际科学编辑都是英语为母语 (Native Speaker) 的资深编辑,并且至今仍活跃在各自的学术研究领域里,他们是经过欧洲公司严格挑选后才入选编辑队伍的。如作者需要,在学者收到编辑完成的文稿后,国际科学编辑可以出具相关电子文件证明其文章是由International Science Editing编辑修改完成的。
细胞生物学名词解释
1. 细胞(cell)是组成包括人类在内的所有生物体的基本单位,这一基本单位的含义即包括结构上的,也包括功能上的。
2. 细胞生物学(cell biology)是在细胞水平上研究生物体的生长、运动、遗传、变异、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。
3. 医学细胞生物学(medical cell biology)以人体或医学为对象的细胞生物学研究或学科。
4. 原核细胞(prokaryotic cell)是组成原核生物的细胞,这类细胞主要特征是细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜,且遗传信息量小,因此进化地位较低。
5. 真核细胞(eukaryotic cell)指含有真核(被核膜包围的核)的细胞,主要特征是有细胞膜、发达的内膜系统和细胞骨架体系。
6. 生物大分子(biological macromolecules)也称多聚体,由许多小分子单体通过共价键连接而成,相对分子质量比较大,包括蛋白质、核酸和多糖等。
7. 多肽链(polypeptide chain)多个氨基酸通过肽键组成的肽称为多肽链。
8. 细胞蛋白质组(proteome)将细胞内基因活动和表达后所产生的全部蛋白质作为一个整体,研究在个体发育的不同阶段,在正常或异常情况下,某种细胞内所有蛋白质的种类、数量、结构和功能状态,从而阐明基因的功能。
9. 拟核(nucleoid)原核细胞没有核膜包被的细胞核,也没有核仁,DNA位于细胞中央的核区就称为拟核。
10. 质粒(plasmid)很多细菌除了基因组DNA外,还有一些小的双链环形DNA分子,称为质粒。
11. 细胞膜(cell membrane)又称质膜,是指围绕在细胞最外层,由脂质、蛋白质和糖类所组成的生物膜。
12. 生物膜(biological membrane)人们把生物膜和细胞内各种模性结构统称为生物膜。
13. 单位膜(unit membrane)生物膜在电镜下呈现出较为一致的3层结构,即电子致密度高的内、外两层之间夹着电子密度较低的中间层。
14. 脂质体(liposome)脂质体是脂质分子在水相中形成的一种自我封闭的稳定的脂质双层膜。
15. 细胞外被(cell coat)细胞外被即为细胞膜中糖蛋白和糖脂伸出细胞外表面分支或不分支的寡糖链,其蛋白质和脂质部分参加了细胞膜本身的构造。
16. 细胞表面(cell surface)细胞膜、细胞外被、细胞内面的胞质溶胶、各种细胞连接结构和细胞膜的一些特化结构统称为细胞表面。
17. 内膜系统(endomembrane system)指真核细胞内在结构、功能及发生上有一定联系的有膜构成的细胞器。
18. 初级溶酶体(primary lysosome)只含水解酶而没有底物的溶酶体称为初级溶酶体。
19. 次级溶酶体(secondary lysosome)初级溶酶体与底物结合后的溶酶体称为次级溶酶体。
20. 残质体(residue body)吞噬溶酶体到达终末阶段,水解酶活性下降,还残留一些未被消化和分解的物质,形成在电镜下电子密度高、色调较深的残余物,这时的溶酶体称为残质体。
21. 类核体(nucleoid)有的过氧化物酶体中央含有电子密度高、呈规则形的结晶状结构,称类核体,实质是尿酸氧化酶的结晶。
22. 微粒体(microsome)利用蔗糖密度梯度离心法得到的由内质网碎片组成的封闭小泡。
23. 线粒体(mitochondrion)是细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所,被称为能量转换器,细胞生命活动所需能量的80﹪由线粒体提供,所以线粒体被比喻为细胞的“动力工厂”。
24. 基粒(elementary particle)又称ATP合酶复合体,是产生ATP的部位,形态上分为三部分:头部,突出于内腔中,具有ATP酶活性,能催化ADP磷酸化生成ATP;柄部,连接头部与基部;基部,嵌入内膜内。
25. 嵴内空间(intracristal space)线粒体由于嵴向内腔突进造成的外腔向内伸入的部分称为嵴内空间。
26. 嵴间腔(intercristal space)线粒体嵴与嵴之间部分称为嵴空间。
27. 基质导入序列(matrix-targeting sequence,WTS)又称导肽,是输入线粒体的蛋白质在其N端具有的一段氨基酸序列,能够被线粒体膜上的受体识别并结合,从而定向蛋白质的转运。
28. 核糖体(ribosome)是由rRNA和蛋白质共同组成的非膜性细胞器,是细胞内蛋白质合成的场所。
29. 多聚核糖体(polyribosome)蛋白质合成时,多个核糖体结合到1个mRNA分子上,成串排列,形成蛋白质合成的功能单位,称为多聚核糖体。
30. 细胞骨架(cytoskeleton)是细胞内蛋白质成分组成的一个复合网架系统,包括微管、微丝和中间丝。
31. 微管组织中心(microtuble organizing center,MTOC)包括中心体、基体和着丝点等,它们提供了微管组装所需要的核心,在微管装配过程中起重要作用。
32. 动态微管(dynamic microtuble)细胞中有的微管存在时间很短,发生快速组装和去组装,称动态微管,如纺锤体。
33. 染色质(chromatin)是细胞核内能被碱性染料着色的物质,也是遗传性息的载体。
34. 染色体(chromosome)当细胞进入有丝分裂时,伸展、弥散的丝状染色质高度折叠、盘曲而凝缩成条状或棒状的特殊形态,称为染色体。
35. 核孔复合体(nuclear pore complex)核孔并非单纯的孔道,而是一个复杂的盘状结构体系,每个复合体由一串大的排列成八角形的蛋白质颗粒组成,中央是含水的通道。
36. 核小体(nucleosome)是构成染色质的基本单位结构。每个核小体由5种组蛋白和200bp左右的DNA组成,其中H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体,构成核心颗粒。DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面,每圈约80bp,共1.75圈,约146bp,相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接DNA,H1位于DNA进出核心颗粒的结合处,功能与染色质的浓缩有关,形成直径为11nm的核小体。
37. 常染色质(euchromatin)指间期细胞核内染色质纤维压缩程度低,处于伸展状态,用碱性染料染色时着色浅的染色体。
38. 异染色质(heterochromatin)指间期细胞核内,染色质纤维压缩程度高,处于聚缩状态的染色质组分,碱性染料染色较深的组分,分结构和兼性异染色质。
39. 端粒(telomere)是染色体末端特化部位,具有维持染色体结构稳定性的作用,端粒DNA为高度重复DNA序列,富含GC。
40. 核仁组织者区(nucleolair organizing region,NOR)位于某些染色体的次缢痕处,具有缔合核仁的功能,称为核仁组织者区,即NOR。
41. 核型(karyotype)根据染色体的相对大小、着色粒的位置、臂的长短、次缢痕及随体的有无乃至带型等特征,把某种生物体细胞中的全套染色体按照同源染色体配对,依次排列起来,就构成了这一个体的核型。
42. 核骨架(nuclear skeleton)也称核基质,是间期细胞核内,除去染色质和核仁之外的网架体系和均质物质。其基本形态与细胞质内的细胞骨架相似,且在结构上有一定的联系,因此也称为核骨架。与DNA复制和染色体的构建有关。核骨架由3~30um的蛋白纤维和一些颗粒结构组成,主要成分是蛋白质,还含少量的RNA和DNA。核基质可能参与染色体DNA的包装和构建、DNA复制、基因表达以及核内的一系列生物活动。
43. 细胞外基质(extracellular matrix,ECM)是基体发育过程中,由细胞合成并分泌到细胞外的生物大分子构成德纤维网状物质,分布于细胞与组织之间、细胞周围或形成上皮细胞的基膜,将细胞与细胞或细胞与基膜相联系,构成组织与器官,使其连成有机整体。为细胞的生存及活动提供适宜的场所,并通过信号转导系统影响细胞的形态、代谢、功能、迁移、增殖和分化。
44. 胶原(collagen)是动物体内含量最丰富的蛋白质,约含人体蛋白质总量的30%以上。它遍布于体内各种器官和组织,是细胞外基质中的框架结构,可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
45. 前胶原(procollagen)是指带有前肽的3股螺旋胶原分子。
46. 纤连蛋白(fibronectin.FN)是一种大型的糖蛋白,存在于所有脊椎动物。以可溶的形式存在于血浆及各种体液中,以不溶的形式存在于细胞外基质及细胞表面,可将细胞连接到细胞外基质上。
47. 层粘连蛋白(laminin)是一种大型的糖蛋白,与IV胶原一起构成基膜,是胚胎发育过程中出现最早的细胞外基质成分。
48. 氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAC)是重复二塘单位构成德无分支长链多糖,二糖单位通常由氨基己糖和糖醛酸组成,但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。
49. 蛋白聚糖(proteoglycan)是氨基聚糖(除透明质酸外)与线性多肽形成的共价结合物,能形成水性的胶状物。
50. 锚定依赖性(anchorage dependence)正常真核细胞除成熟血细胞外,大多需黏附于细胞外基质才能抑制凋亡而存活,称为锚定依赖性。
51. 基膜(basement membrane)是上皮细胞下方一层柔软的特化的细胞外基质,也存在于肌肉、脂肪和神经膜细胞周围。它不仅起保护和过滤的作用,还决定细胞的极性,影响细胞的代谢、存活、迁移、增殖和分化。
52. 被动运输(passive transport)物质顺浓度梯度,从高浓度到低浓度运输,不消耗能量。
53. 单纯运输(simple diffusion)不需要膜运输蛋白帮助,不消耗能量,物质从高浓度到低浓度运输。
54. 帮助运输(facilitated diffusion)借助于细胞膜上载体蛋白的构象改变而顺浓度的物质运输方式。
55. 协同运输(coupled transport)载体蛋白在运转一种溶质分子的同时或随后转运另一种溶质分子。
56. 主动运输(active transport)物质逆浓度梯度,从低浓度到高浓度运输,消耗能量。
57. 结构性分泌途径(constitutive pathway of secretion)分泌蛋白合成后,立即包装入高尔基复合体的分泌泡中,然后迅速带到细胞膜处排出。
58. 调节性分泌途径(regulated pathway of secretion)分泌蛋白或小分子合成后,储存在分泌泡中。只有当接受细胞外信号的刺激时,分泌泡才移到细胞膜处,将分泌泡中的物质排出。
59. 信号肽(signal peptide)是位于蛋白质上的一段连续氨基酸序列,一般有15~60个残基,在引导蛋白质到达目的地后被切除。
60. 信号斑(signal patch)是位于蛋白质不同部位的氨基酸序列,在多肽链折叠后形成的一个斑块区,它是一种三维结构。
61. 信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)是由6个多肽亚单位和1个分子7SrRNA组成的11S核糖体蛋白。它既能识别特异的信号肽,又可以与核糖体的A位点结合。
62. 细胞通讯(cell communication)是指在多细胞生物的细胞社会中,细胞间或通过高度精确和高效发送与接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细胞生理反应,或者引起成为基因活动,尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之成为生命的统一整体对多变的外界环境作出综合反应。
63. 信号转导(signal transduction)指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合,引起细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用,直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程
64. 信号分子(signaling molecules)是指生物体内的某些化学分子,即非营养物,又非能源物质和结构物质,而且也不是酶,它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息,如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子,它们的唯一功能是同细胞受体结合,传递细胞信息。
65. 受体(receptor)是指任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能改变的生物大分子,通常是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。
66. 离子通道偶联受体(into-channel linked receptor)具有离子通道作用的细胞质膜受体称为离子通道受体。
67. G蛋白偶联受体(G-protein linked receptor)配体与受体结合后激活相邻的G蛋白,被激活的G蛋白又可激活或抑制一种产生特异第二信使的酶活离子通道,引起膜电位的改变。由于这种受体参与的信号转导作用要与GTP结合的调节蛋白相偶联,因此它称为G蛋白偶联受体。G蛋白偶联受体是最大的一类细胞表面受体。
68. 酶联受体(enzyme linked receptor)这种受体蛋白即是受体,又是酶。一旦被配体激活既具有酶活性并将信号放大,又称催化受体。酶联受体也是跨膜蛋白,细胞内结构域常常具有某种酶的活性,故称为酶联受体。按照受体的细胞内结构域是否具有酶活性将此类受体分成两大类:缺少细胞内催化活性的酶联受体和具有细胞内催化活性的受体。
69. 信号级联放大(signaling cascade)从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合性应答是一个将信号逐步放大的过程,称为信号的次级联放大反应。组成次级联反应的各个成员称为一个级联,主要是由磷酸化和去磷酸化的酶组成。
70. 第二信使(second messengers)细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使。细胞内有5种最重要的第二信使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油、1,4,5-三磷酸肌醇、Ca2+等。
71. GTP结合蛋白(GTP binding protein,G蛋白)与GTP或GDP结合的蛋白质,又叫鸟苷酸结合调节蛋白。从组成上看,有单体G蛋白(一条多肽链)和多亚基G蛋白(多条多肽链组成)。G蛋白参与细胞的多样生命活动,如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、蛋白质合成等。
72. 腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)是膜整合蛋白,它的N端和C端都朝向细胞质。腺苷酸环化酶在膜的细胞质面有两个催化结构域,还有两个膜整合区,每个膜整合区分别有6个跨膜的a螺旋。哺乳动物中已发现6个腺苷酸环化酶异构体。由于腺苷酸环化酶能够将ATP转成cAMP,引起细胞的信号应答,因此,腺苷酸环化酶是G蛋白偶联系统中的效应物。
73. 钙调蛋白(calmodulin)是真核生物细胞中的胞质溶胶蛋白,每个末端有两个Ca2+结构域,每个结构域可以结合一个Ca2+。这样,一个钙调蛋白可以结合4个Ca2+,钙调蛋白与Ca2+结合后的构型相当稳定。在非刺激的细胞中钙调蛋白与Ca2+结合的亲和力很低。如果由于刺激使细胞中Ca2+浓度升高时,Ca2+同钙调蛋白结合形成Ca2+-钙调蛋白复合物,就会引起钙调蛋白构型的变化,增强了钙调蛋白与许多效应物结合的亲和力。
74. SH结构碱(SH domain)SH结构域是“Src同源结构域”(Src homology domain)的缩写(Src是一种癌基因,最初在Rous sarcoma病毒中发现)。这种结构域是能够与受体酪氨酸激酶磷酸化残基紧紧结合,形成多蛋白的复合体进行信号传导。
75. Ras蛋白(Ros protein)Ras是大鼠肉瘤(rat sarcoma,Ras)的英文缩写。Ras蛋白质是原癌基因c-ras的表达产物,属单体GTP结合蛋白,具有弱的GTP酶活性。
76. Grb2蛋白(growth factor receptor-bound protein 2)Grb2是生长因子受体结合蛋白2,又叫Ash蛋白。该蛋白参与细胞内各种受体激活后的下游调节,它能够直接与激活的表皮生长因子(EGF)受体磷酸化的酪氨酸结合,参与EGF受体介质的信号转导,也能通过与Shc磷酸化的酪氨酸结合间接参与由胰岛素受体介导的信号转导。Grb2蛋白含有一个SH2结构域和两个SH3结构域,属SH蛋白。
77. Sos蛋白是编码鸟苷释放蛋白的基因sos的产物(sos是son of sevenless的缩写)。Sos蛋白在Ras信号转导途径中的作用是促进Ras释放GDP,结合GTP,使Ras蛋白由非活性状态变为活性状态,所以Sos蛋白是Ras激活蛋白。Sos蛋白不含SH结构域,不属于SH蛋白。
78. 信号趋异(divergence)是指同一种信号与受体作用后在细胞内分成几个不同的信号途径进行传播,最典型的是受体酪氨酸激酶的信号转导。
79. 窜扰(crosstalk)是指不同信号传导途径间的相互影响,即通常所说的“相互作用”(interaction)。
80. 受体钝化(receptor desensitization)受体对信号分子失去敏感性称为受体钝化,一般是通过对受体的修饰进行钝化的。如肾上激素受体在丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化后,则失去对肾上腺素的信号转导作用。分为同源钝化(homologousdesensitization)和异源钝化(heterologousdesensitization)。
81. 受体减量调节(receptor down-regulation)通过内吞作用减少质膜中受体量来调节信号传导,称为受体减量调节。
82. 自养生物(autotroph)能够通过光合作用,将无机物转化为可被自身利用的有机物的生物,包括含叶绿素的植物和一些有光合作用的细菌。
83. 细胞生物(cellular respiration)细胞内特定的细胞器在O2的参与下,分解各种大分子产生CO2,同时将分解代谢所释放的能量储存于ATP中的过程,称细胞氧化。
84. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)由高能底物水解放能,直接将高能磷酸键从底物转移到ATP上,使其磷酸化成为ATP的作用。
85. 电子传递呼吸链(electron transport respiratory chain)在内膜上有序地排列成相互关联的链状传递电子的酶体系,它们能够可逆地接收和释放H+和电子。
86. ATP合酶(ATP synthase)基粒位于线粒体的内膜上,由头部、柄部和基片组成,是生成ATP的关键部位,因此称为ATP合酶。
87. 细胞松弛素(cytochalasins)真菌产生的一种代谢物(生物碱),可以切断微丝并结合在微丝(+)端,阻抑肌动蛋白聚合,但对解聚没有影响。
88. 鬼笔环肽(phalloidin)由毒性蘑菇毒蕈产生的一种双环杆肽生物碱,与微丝有强亲和力,使肌动蛋白纤维稳定,抑制解聚,且只与F-肌动蛋白结合,不与G-肌动蛋白结合。
89. 肌球蛋白(myosin)与微丝运动有关的动力蛋白,分头部、颈部和尾部。头部能结合肌动蛋白和ATP。
90. 驱动蛋白(kinesin)与微丝运动有关的动力蛋白,分头部、颈部和尾部。头部是产生力的活性部位,尾部能与膜泡结合。
91. 有丝分裂器(mitotic apparatus)有丝分裂中期的一个动态结构,由纺锤体和星体组成。其中星体有3种微管组成;动力微管、极间微管和星体微管。
92. 转录(transcription)在细胞核中以DNA为模板合成mRNA的过程,成为转录。
93. 翻译(translasion)mRNA从细胞核进入细胞质,在核糖体上合成蛋白质的过程,称为翻译。
94. 转座子(transposon)即移动基因,是指可以从染色体的一个位置转移到另一个位置或在不同染色体之间移动的基因。
95. 重叠基因(overlapping gene)是指在同一段DNA序列中存在两个基因的核苷酸序列彼此重叠的现象。
96. 基因表达(gene expression)DNA分子中由4种碱基不同组合而构成的遗传信息通过转绿“传抄”给mRNA,进而mRNA通过遗传密码将其翻译成特定蛋白质氨基酸序列的过程,称为基因表达。
97. 遗传密码(genetic code)遗传信息由DNA通过碱基互补转录至mRNA后,mRNA分子上相邻的3个核苷酸能合成一种氨基酸或是终止信号者称为密码子,所有密码子统称为遗传密码。
98. 引发体(primosome)由6种蛋白与DNA单链结合所形成的引发前体和引物酶组装而成,能够识别DNA复制起点位置。
99. DNA复制体(replisome)是指在DNA复制过程中,在复制叉附近,形成的由两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋酶构成的类似核糖体大小的复合体。
100. 转录子(transcription)DNA链上从启动子到终止子为止的长度称为一个转录单位,即转录子。
101. 模板链(template strand)在DNA的两条链中只有其中一条链可作为模板,这条链叫作模板链。又叫作义链。
102. 启动子(promoter)转录是从DNA模板上的特定部位开始的,这个部位也是RNA聚合酶结合的部位,称为启动子。
103. 中心法则(central dogma)是指细胞内遗传信息的流动方向。遗传信息的流动时从DNA转录至RNA,最后流向蛋白质;同时也包括mRNA通过反转录酶形成DNA的方式。
104. 细胞增殖(cell proliferation)细胞通过生长和分裂获得和母细胞一样遗传特性的子细胞,使细胞数目成倍增加的过程。
105. 细胞增殖周期(cell generation cycle)从亲代细胞分裂结束到子代细胞分裂结束之间的间隔时期。
106. 限制点(restriction point,R点)细胞周期中G1期的特殊调节点,在控制细胞增殖周期起到开和关的“阀门”作用。
107. 有丝分裂促进因子(mitosis-promoting factor,MPF)M期细胞质中存在的异二聚体,由调节细胞进出M期所必须的蛋白质激酶和细胞周期蛋白组成,通过促进靶蛋白的磷酸化调节细胞周期。
108. 纺锤体(mitotic spindle)有丝分裂前期,中心粒分别移向细胞两级,微管加速聚合,形成纺锤形结构,称为纺锤体。
109. 细胞周期蛋白(cyclin)是一类随细胞周期的变化呈周期性出现或消失的蛋白质,可以时相形地激活CDK,从而调控细胞周期。
110. 细胞分裂周期基因(cell division cycle,cdc)细胞内的与细胞周期运转和调控有关的基因,产物调节细胞周期的进程。
111. 原癌基因(proto-oncogene)正常细胞基因组中存在与病毒癌基因相似的一类基因,产物是正常细胞增殖所必不可少的,突变为癌基因则导致细胞生长失控。
112. 抑癌基因(tumor suppression oncogene)正常细胞中存在可抑制恶性增殖的一类基因,产物可以抑制细胞的生长和分裂。
113. 联会(synapsis)第1次减数分裂偶线期,同源染色体发生配对现象,称为联会。
114. 四分体(tetrad)同源染色体联会的结果是形成二价体,每个二价体都由两条同源染色体组成,这样一个二价体有4条染色单体,称为四分体。
115. 生长因子(growth factor,GF)通过与膜上受体相结合诱发一系列生理反应,对细胞的增殖活动进行调节的多肽类物质。
116. 抑素(chalone)是一类细胞中产生的对细胞增殖具有抑制作用的调节因子,有些是小分子可溶性蛋白,有些是糖蛋白。
117. 收缩环(contractile ring)有丝分裂末期,胞质分裂开始时,大量肌动蛋白和肌球蛋白在细胞膜下聚集形成收缩环。
118. 分裂沟(cleavage furrow)收缩环通过微丝滑动、直径逐渐变小、使细胞膜凹陷,产生与纺锤体轴相垂直的分裂沟。
119. 细胞分化(cell differentiation)细胞后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程称为细胞分化。
120. 细胞决定(cell determination)通常情况下,细胞在发生可识别的形态变化前,已经受到约束向着特定的方向分化,确定了未来的发育命运,因此细胞从分化方向确定开始到出现特异形态特征之前这一时期,称为细胞决定。
121. 细胞全能性(cell totipotency)是单个细胞在一定条件下增殖、分化发育成为完整个体的能力,具有这种能力的细胞称为全能型细胞(totipotent cell)
122. 管家基因(housekeeping gene)是维持细胞最低限度功能所不可缺少的基因,对细胞分化一般只有协助作用。
123. 奢侈基因(luxury gene)是指与各种分化细胞的特殊性状有直接关系的基因,丧失这类基因对细胞的生存并无直接影响。
124. 同源框基因(homeobox gene)凡是含有同源异型基因序列的基因,均称为同源框基因。
125. DNA甲基化(DNA methylation)是指DNA分子上的胞苷加上甲基形成甲基胞嘧啶的现象,特别多见于CG序列中。
126. 细胞诱导(cell induction)是指一部分细胞对邻近细胞的形态发生影响,并决定其分化方向的作用。
127. 细胞抑制(cell inhibition)是在胚胎发育中,分化的细胞受到邻近细胞产生抑制物质的影响,其作用与诱导相对。
128. 癌基因(oncogenes)是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式,能引起正常细胞癌变。
129. 干细胞(stem cell)是处于分化过程中仍具有增殖分裂能力,并能分化产生一种以上的“专业”细胞的原始细胞。根据其存在的部位以及分化潜能的大小,将其分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞是具有分化成为机体任何一种组织器官潜能的细胞,如囊胚内细胞团中的细胞;成体干细胞是存在于成熟个体各种组织器官中的干细胞,具有自我更新能力,但通常只能分化成为相应或相邻组织器官的专业细胞。
130. 成体干细胞(adult stem cell)是在成体组织中具有自我更新能力,能分化产生一种或一种以上组织细胞的未成熟细胞。例如造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、表皮干细胞、肠干细胞、肝干细胞等。
131. 转分化(trans-differentiation)由一种组织类型的干细胞在适当条件下分化为另一种组织类型细胞的现象。
132. 不对称分裂(asymmetry division)是细胞分裂时产生异型的细胞,如两个子细胞一个是干细胞,而另一个是分化细胞。
133. 过渡放大细胞(transit amplifying cell)是介于干细胞和分化细胞之间的过渡细胞,其分裂较快,经若干次分裂后产生分化细胞,起作用是可以通过较少的干细胞产生较多的分化细胞。
134. 衰老(aging)又称老化,通常指在正常状况下生物发育成熟后,随年龄增加,自身功能减退,内环境稳定能力与应激能力下降,结构、组分逐步退行性变,趋向死亡的不可逆转的现象。
135. 自由基(free radical)是指在外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团,是一种高度活化的分子,它可夺取其他物质的电子,使该物质氧化,进而对细胞产生有害的生物效应。
随着科学家对神秘古生菌了解的越来越多,他们正在寻找有关构成人类、植物等复杂生命细胞的进化线索。
2019年8月,美国威斯康辛大学进化生物学家大卫·鲍姆曾翻阅了一本预印本,能够与人类的远亲“面对面接触”,或者确切地说是“面对细胞”,这个远亲是古生菌,它是一种生活在极端环境的超微生物,通常生活在深海喷口和酸性湖泊,古生菌外形类似于细菌,在bioRxiv发布的一份预印本描述了古生菌长着像触须状的突起,从而使古生菌看上去像附了几缕意大利面的肉丸。
鲍姆曾花很多时间想象人类的远古祖先会是什么样,事实上古生菌就是人类完美的“分身”,尽管两者的外形相差悬殊。
古生菌不仅是在极端环境中茁壮成长的怪异生命形式,事实证明,它们分布非常广泛,此外,更重要的是,它们可能是理解地球上复杂生命如何进化形成的关键环节。许多科学家猜测,古生菌可能导致真核生物种群的崛起,变形虫、菌菇、植物和人类就是由真核生物演变而来的,同时,部分科学家认为,真核生物和古生菌也有可能是由一些更遥远的共同祖先物种进化产生。
真核细胞是具有复杂内部特征的宫殿结构,其内部包括容纳遗传物质的细胞核,以及产生能量和构建蛋白质的独立隔膜,一种关于它们进化演变的主流理论认为,它们起源于古生菌,在进化历程中可能与另一种微生物结合。
古生菌研究仅是被赋予生命的“宠物理论”?
目前,研究人员可能比以往任何时候更接近一个貌似有理的进化答案,由于人们对这些经常被忽视的微生物的兴趣不断增大,以及在实验室不断发明处理古生菌的方法,细胞生物学家正在比以前更详细地观察它们。澳大利亚悉尼 科技 大学分子微生物学家伊恩·达金说:“在过去十年里,关于这种神秘微生物种群的发布的研究报告几乎增长一倍,而且对古生菌的生物学初步研究成果是非常令人兴奋的。”
目前,鲍姆发布在《自然》杂志的图像提出了一个新观点,即鲍姆辛苦培育12年的古生菌,可能与真核生物的出现密切相关。来自世界各地的微生物学家都为这些图像感到兴奋,但对鲍姆而言,这仅是一个被赋予生命的“宠物理论”。
5年前,鲍姆和他的堂弟、英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室细胞生物学家巴斯·鲍姆发表了一项关于真核生物起源的假说理论,他们预测称,真核生物的祖先可能长有突起物,这很像古生菌的外形。他们推断这些突起物环绕在附近的细菌周围,之后它们转变成为真核细胞的一个显著特征:菱形的能量制造器,即线粒体。
当大卫·鲍姆盯着这些像意大利面条一样古生菌时,回想5年前与堂弟提出的真核生物起源假说理论,突然恍然大悟,认为之前的假说理论似乎是有道理的。
基本的奥秘
如果真核生物真的是一种增强版的古生菌,那么科学家必须了解古生菌,才能弄清楚更复杂的细胞是如何形成的。虽然研究真核生物和古生菌的科学家已花费几十年时间深入观察研究细胞分裂和生长等过程,但古生菌的内部工作原理在很大程度上仍是个未解谜团。德国弗莱堡大学分子微生物学家索尼娅·阿尔伯斯说:“古生菌的每次活动方式都不一样,例如:相关的蛋白质可能在不同的生物体中起到不同的作用,这使得古生菌变得很有意思。”
从土壤到海洋,所有存活的生物细胞都有一个共同点,那就是它们通过分裂来制造更多的自身,该现象发生在地球上所有以细胞为基础的生命共同祖先上,但随着生物适应了它们的生态龛位,这个过程开始变得有所不同。
研究人员可以通过观察这种差异来 探索 生物进化过程,所有细胞生命形式所共有的任何机制都指向最早期细胞的生物遗传性,相比之下,只有古生菌和真核生物,或者只有细菌和真核生物共有的系统,暗示着真核生物各种成分是由哪个母体提供的。例如:将真核细胞从外界环境中分离出来的柔性膜就非常类似细菌结构。
达金研究的是一种叫做富盐菌(Haloferax volcanii)的细胞分裂过程,该细菌喜欢咸水环境,例如:死海,而不是火山。事实上,富盐菌的命名是以微生物学家本杰明·埃拉扎里·波尔卡尼(Benjamin Elazari Volcani)的名字命名的。作为一种嗜极生物,富盐菌在咸水环境中很容易生长,在显微镜下很容易看到处于分裂状态的扁平细胞组织。
尽管体形较大的富盐菌与细菌、真核生物和古生菌存在着巨大差异,但它们确实有一些相同的细胞分裂系统,在细菌体中,有一种名为FtsZ的蛋白质,在未来细胞分裂部位形成一个环状结构。同样,达金和同事在富盐菌中也观察到同样的情况,因此,他们认为FtsZ蛋白质似乎处于细胞进化树底部。
目前,科学家通过研究古生菌,也揭示了其他古老蛋白质的神秘面纱,其中包括一种叫做SepF的蛋白质,德国弗莱堡大学分子微生物学家索尼娅的研究小组发现,SepF是富盐菌分裂所必需的蛋白质,巴黎巴斯德研究所的进化生物学家尼卡·彭德称,SepF和FtsZ蛋白质,可能都是细胞分裂的原始“最小系统”一部分,通过分析这两种蛋白质编码基因在多种微生物中的分布情况,可将所有活细胞追溯至最早的共同祖先。
科学家正在研究嗜酸热硫化叶菌(图左)、富盐菌(图中)、甲烷八叠球菌(图右)这样的古生菌如何生长和分裂的,从而阐明复杂细胞的进化历程。
然而,在生物进化的某个阶段,一些古生菌将细胞分裂的工作分配给一组不同的蛋白质,这就是巴斯·鲍姆最新研究的切入点。他带领研究团队一直在研究一种叫做嗜酸热硫化叶菌(Sulfolobus acidocaldarius)的古生菌,它与名字非常相符,它非常喜欢酸和热,实验室研究人员戴着园艺手套,从而保护自己免受嗜热硫化叶菌生活的酸性液体带来的伤害,实验室成员戴着园艺手套,从而保护自己免遭酸性液体的伤害,他们在实验室建造了一个特殊的隔间,便于在没有冷点或者蒸发情况下,使用显微镜下观察它的分裂过程。
鲍姆的研究小组观察到一组完全不同的蛋白质操控分裂环,他们首次在真核生物中发现这些蛋白质,它们不仅参与分裂,还有更广泛的作用,能将细胞的细胞膜分离,形成被细胞膜包裹的囊泡,以及其他较小的细胞区域。这些蛋白质被称为“核内体运输排序复体蛋白质(ESCRTs)”,研究小组在嗜酸热硫化叶菌中发现与管理分裂环的通用型钳子的相关原始蛋白质,这表明早期ESCRTs蛋白质在真核生物的古生菌祖先中完成进化。
与此同时,FtsZ蛋白质进化成了真核微管蛋白质,为我们人类细胞提供结构支持,这些发现表明,真核生物的原始祖先可能拥有一套工具来塑造和分裂细胞,然后自然选择适应更复杂的后代细胞的需要。
洞察真核生物的远古祖先
但是古生菌的祖先是什么类型的细胞呢?它是如何与它的细菌伙伴相遇并融合的?
1967年,生物学家林恩·马古利斯首次提出一个观点,即真核生物是由细胞吞噬其他细胞而产生的。大多数研究人员同意发生过细胞吞噬事件,但他们对吞噬发生的时间和真核生物内部隔间是如何形成的有不同的观点。德国海因里希·海涅大学进化细胞生物学家斯文·古尔德说:“之前几十个测试模型都已夭折,因为它们的可靠度很低。”目前,随着细菌生物学家对古生菌的理解逐渐加深,其他理论可能会兴起或者衰落。
许多模型假设在细胞最终演变成真核生物之前已经相当复杂,拥有柔性细胞膜和内部隔间,这些理论要求细胞发展出一种吞噬外部物质的方法,该过程被称为细胞吞噬作用。这样细胞就能在一次致命咬食中迅速吞噬途经的细菌,相比之下,古尔德和其他人认为线粒体是在早期获得的,它们随后帮助更大、更复杂的细胞提供燃料。
这是解释线粒体如何在没有细胞吞噬作用情况下产生的少量模型之一,1984年,大卫·鲍姆在英国牛津大学读本科时首次产生这个想法,他的研究过程从古生菌和细菌聚集在一起,共享资源开始,古生菌可能会开始伸展和膨胀其外部细胞膜,从而增加用于养分交换的表面积。随着时间不断推移,这些膨胀可能在古生菌周围扩散和生长,直到古生菌或多或少地进入古生菌体内。
同时,古生菌的原始外膜与周围延伸的较长触须相比,显得相形见绌,逐渐被弱化,当一些特别长的触须环绕在细胞产生的新外膜将逐渐形成新细胞核边界,与古生菌的祖先相比,它显著被膨胀扩大。这一过程不同于细胞吞噬作用,因为它从一个生物体群落开始,并在很长一段时间内发生,而不是“简单地咬一口”。
鲍姆的导师告诉他这个想法很有创意,但缺乏相关证据,便暂时未重视。但是鲍姆的兴趣仍未被扑灭,大卫·鲍姆随后对堂弟巴斯·鲍姆分享了他对生命科学的热爱,他回忆称,这也是我选择生物学专业的部分原因。
2003年,大卫·鲍姆决定将关于古生菌的理论记录下来,他对堂弟巴斯写了一封信,当时巴斯管理着自己的实验室,在巴斯的帮助下,大卫·鲍姆进一步发展了该理论。他们定义了生物学的几个方面来支持自己的观点,例如:发现古生菌和细菌共存并交换营养物质的事实。这对兄弟努力想要发表该研究报告,最终直到2014年才发表在《英国医学委员会生物学》杂志上。
大卫·鲍姆回忆称,该研究报告发表之后很快获得科学界的热烈响应,尤其是来自细胞生物学家的响应,到2014年,大卫·鲍姆仍然认为他们仅有50%的概率是正确的。然而5年之后,像附了几缕意大利面的肉丸的古生菌图像出现了,鲍姆兄弟感到兴奋激动。
这是首次从阿斯加德古菌(Asgard archaea)中培育出来的古生菌,2015年曾对该生物进行了描述,其基因编码的蛋白质被许多科学家认为与真核生物非常相似,研究人员很快开始怀疑真核生物的远古祖先类似于阿斯加德古菌,通过指向一个潜在的祖先物种,这项发现支持鲍姆兄弟的假设理论。
这种阿斯加德古菌还没有最终进行科学命名,目前被暂定称为“Prometheoarchaeum syntrophicum”,它是在生物反应器中生长的,放在一对微生物架上,喂食营养物质。值得注意的是,这种古生菌没有任何复杂的内部细胞膜或者发生细胞吞噬作用的迹象。它有3个关联细胞分裂的系统:相当于FtsZ蛋白质作用的蛋白质、核内体运输排序复体蛋白质(ESCRTs)和负责肌肉收缩的肌动蛋白,肌动蛋白也有助于真核生物发生分裂,研究小组成员日本东京国家先进工业科学技术研究所微生物学家Masaru Nobu称,我们还没有弄清楚这种古生菌是通过哪一种方式进行自我分裂的。
当该古生菌细胞停止分裂并长出触须时,研究人员感到非常惊讶,鲍姆兄弟认为,这可能会放大与古生菌共培养的微生物之间的营养交换,正如他们对这种祖先级细胞模型预测的那样。
依据他们的观察,Masaru Nobu和同事们设计了一个关于真核生物如何进化的理论,该理论与鲍姆兄弟的观点有很多相似之处。该理论提出一种能延伸出细丝的微生物,它最终可以吞噬自己的伙伴。Masaru Nobu说:“我非常喜欢这种假设,因为它考虑到了真核生物特有的这些复杂性——细胞核和线粒体。”
培养信心
阿斯加德古菌的图像确实帮助并支持了鲍姆兄弟的理论,进化微生物学家、阿斯加德古菌的共同发现者安雅·斯潘说:“它们能形成这些突起是非常令人兴奋的,这一切都是有密切关联的,因为如果一个祖先物种可以形成这样的突出物,它就可以使古生菌和细菌的联合体变得更加紧密。”
目前鲍姆兄弟评估他们的理论正确率达到80%,但他们并不是唯一有信心的人,英国医学研究委员会生物化学家拉马努金·赫格德从事多年研究细胞膜蛋白,他正在编写即将出版的第七版《细胞分子生物学》教材,他和同事决定将鲍姆兄弟提出的假说理论取代当前版本中基于细胞吞噬作用的理论模型,当然该理论仍没有相关证据,赫格德谨慎地使用“可能有”等不确定的术语。
事实上,包括古尔德在内的其他一些专家认为,鲍姆兄弟的理论模型并没有完全解释这些膜突是如何进化成薄膜的,在细胞周围闭合形成一个完整的外边界或者获得细胞膜的特征。为了解释这种类似细菌的细胞膜结构,古尔德和同事基于独立生存细菌和线粒体定期释放囊泡的事实,研究开发了一个模型。2016年,他们提出,原真核生物首先获得了线粒体(他们的理论并未具体说明是如何获得的),线粒体渗出囊泡进入细胞中。这些囊泡为进化中的真核生物构建其内部结构和外部边界提供了膜材料,古尔德称,这可以解释为什么真核生物的细胞膜为什么看起来像细菌。
随着研究人员继续培育和研究古生菌,这些最新提出的理论模型和其他相互竞争的模型要么获得支持,要么被彻底推翻,目前科学家在实验室成功培育几十种微生物。巴斯·鲍姆和他的合作者正在研究古生菌的共生关系,并分析微生物系谱,从而进一步验证他们的想法,Masaru Nobu和同事正在对这些触须状突起进行更详细的研究,并研究其他的阿斯加德古生菌。
也许还有更多的证据亟待发现,例如:鲍姆兄弟预测真核生物的触须膜还没有完全与外部细胞膜断开,这与他们理论中的中间体相对应。这似乎是极可能存在的,暗示着人类的生存归功于古生菌和细菌之间一段古老的“爱情故事”,巴斯·鲍姆说:“人体的一部分源自远古细菌,一部分源自古生菌,还有一部分是不断进化的结果。”(叶倾城)