引言
近日，英国伦敦玛丽女王大学的Alex de Mendoza携手中国香港大学的研究团队，依托在单细胞生物领鞭毛虫（与动物界相关）中发现的一种特定基因，成功制备出干细胞，并进而利用这些干细胞培育出了一只存活的小鼠。
这项研究揭示了人类与单细胞生物共享一个早于动物的共同祖先，从而重新定义了人们对干细胞遗传起源的理解，并为探索遗传工具进化的多功能性提供了全新视角。
01
重写生命剧本
观察英国伦敦玛丽女王大学提供的图片，你知道哪个是经由科学家们培育而成的吗？
答案是左边黑色眼球的老鼠。
其为嵌合型老鼠，眼睛是黑色的，毛皮上有黑色斑点，由来自领鞭毛虫Sox基因的干细胞产生的。右边未经过任何处理的野生型老鼠眼睛则是红色的，毛皮则为纯白。
但需要强调的一点是，颜色差异是由于区分干细胞的遗传标记所造成的，而非基因本身的直接影响。
换言之，如果没有特别区分，这两只老鼠近乎没有区别。这就有些让人不寒而栗了。
源自单细胞生物领鞭毛虫中的某一独特基因，在小鼠体内竟能展现出如此鲜明的表达效果。
这只拥有黑色眼眸的小鼠，是借助领鞭毛虫的遗传机制“塑造”而成！尽管领鞭毛虫在进化历程中与哺乳动物早已分途而行，但是，简单的单细胞生物的基因竟能与复杂的哺乳动物细胞实现融合，并在哺乳动物体内发挥着举足轻重的作用。
这令人称奇。
这两只小鼠，不仅促使我们对生物起源进行新的反思，深化了我们对基因延续性的理解，更为干细胞疗法开辟了崭新的视野，展现了前所未有的可能性。
02
人类的近亲是单细胞生物
图源：神秘的地球
在全球各地的盐水与淡水中，生活着大量以细菌为食的领鞭毛虫，其体型微小，仅约10微米，与常见的酵母大小相仿。酵母作为遗传学研究的经典模式生物广为人知，而领鞭毛虫则相对默默无闻。
领鞭毛虫Monosiga brevicollis是单细胞海洋生物，靠吃细菌为生，常被磷虾吃掉。
以前，科学家主要关心它在海洋碳循环中的角色。但2008年《Nature》杂志发表的领鞭毛虫基因组草图，让它成了分子生物学的新焦点。
研究发现，领鞭毛虫有大约9,200个基因，和真菌、硅藻差不多，比人类等后生动物的25,000个基因要少。
但令人惊讶的是，作为单细胞生物的它还有一些通常只在多细胞动物里才有的基因，比如免疫球蛋白、胶原蛋白等，即使这些基因在领鞭毛虫这类物种中没用。
科学家还发现，领鞭毛虫的基因组里有和高等生物一样的内含子非编码区，这些区域在人类基因里也有，而且位置相同。内含子通常在基因变成RNA后被剪掉，才能形成能翻译蛋白质的mRNA。这显示了领鞭毛虫基因组的复杂性。
更神奇的是，领鞭毛虫还有和高等生物中央神经系统相关的基因，以及一些结构域和关键蛋白，但它并没有多细胞性，也没有免疫功能、细胞骨架等。这些矛盾的现象让科学家们很感兴趣。
冗杂的研究我们不过多赘述了，总之，时至今日，科学家们得出的结论是：领鞭毛虫作为所有动物最亲近的单细胞“亲戚”，是我们追溯动物和人类最早单细胞生物祖先的重要窗口，其基因组中也蕴含着Sox 与 POU 基因的不同变种，这些基因对领鞭毛虫无用，但因其能在哺乳动物干细胞中驱动细胞向多种类型分化的潜能（即多能性）而著称。
这一出乎意料的研究成果，颠覆了长久以来关于这些基因仅在动物体内进化的传统认知。
03
如何重写
团队指出，“通过采纳源自我们的单细胞亲属的分子手段，我们成功创造了一只小鼠，这见证了跨越近十亿年进化历程中功能的卓越连续性。”
2012 年诺贝尔生理或医学奖得主山中伸弥曾证实，通过表达包括 Sox2（即 Sox 基因的一种）和 Oct4（即 POU 基因的一种）在内的四种转录因子，便能够从已分化的细胞中获取干细胞。
在此项新研究中，科研人员携手香港大学转化干细胞生物学中心的 Ralf Jauch 实验室，将领鞭毛虫的 Sox 基因引入小鼠细胞，替代了天然的 Sox2 基因，成功实现了向多能干细胞状态的转变。
为验证这些重编程细胞的功能，科研人员将它们注入到发育中的小鼠胚胎中。由此诞生的嵌合体小鼠，展现出了来自供体胚胎和实验室诱导干细胞的物理特征，如黑色的皮毛斑块和深邃的眼眸，这有力证明了这些古老的基因在使干细胞与动物发育相协调方面发挥着至关重要的作用。
该研究表明，那些对干细胞形成至关重要的基因（比如Sox），其起源或许远远早于干细胞本身，为当今我们所见的多细胞生命的诞生铺平了道路。
Mendoza 进一步阐释道：“领鞭毛虫作为单细胞生物，并不具备干细胞，但它们却拥有这些基因，这些基因或许掌控着多细胞动物后来用于构建复杂身体的基本细胞过程。”
这一全新的见解凸显了遗传工具在进化过程中的多功能性，并为我们揭示了在真正的多细胞生物出现之前，早期生命形式如何利用类似的机制推动细胞特化，以及循环在进化历程中的关键角色。
这一发现的意义远不止于进化生物学领域，它还可能为再生医学领域提供新的启示。通过深化对干细胞机制进化历程的理解，科学家们有望探索出优化干细胞疗法的新途径，并改进用于治疗疾病或修复受损组织的细胞重编程技术。
End
写在文末
在某些情况下，这些基因的合成版本可能表现出比原生动物基因更优的性能，这预示着全新的进步即将到来。
难道说，超级人类就要来了？