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显微镜下,一只赭纤虫(Blepharisma stoltei)正滑向它生命的尾声(注1)。体表纤毛渐缓,位于膜下色素粒(0.3–0.6μm)中的赭红色blepharismin曾替它挡住紫外与捕食者——Buonanno等用HPLC/LC-MS确认,B. stoltei与B. undulans靠的就是与B. japonicum同源的blepharismin型醌类(B1–B5 五种同系物)光敏色素,在光照下形成阳离子通道、对原生动物及耐甲氧西林革兰氏阳性菌均有细胞毒性,是无脊椎捕食者口中“不好吃”的化学盾牌。 如今细胞崩解,色素释入水中,像一盏熄掉的红灯。
视频里“结束这牛马的一生”的调侃(注1),撞上硬核命题:一只单细胞生物挣扎求生却无力回天,生命的意义是什么?
生物学先给冷答案:维持非平衡、传递信息。赭纤虫无忧患意识,纤毛摆动只是稳态应激;它全部本事,是利用环境自由能远离熵增平衡,并通过接合生殖把微核(生殖系)基因传下去。而2023年两篇PNAS把这套“传递”拆到了碱基级——
接合后,B. stoltei要从微核拷贝里剪掉约4万个内部消除序列(IES),重排出41Mbp、由端粒帽状微型染色体构成的体核(大核)。Seah等发现,这些IES约1/4短于115 bp、呈~10 bp周期分布(对应DNA螺旋圈);更长者可至7 kbp,富含重复。最惊人的是:微核里转座酶编码极少,最丰富的重复是约8000拷贝的MITE(BogoMITE)——一种Pogo转座子的截短残片。转座子没被清除,反而被“驯化”成IES原料,让垃圾DNA的堆积自我受限。
Singh等拼出体核全图:基因组编码8个不再依附转座子的PiggyBac转posase同源物,受纯化选择,但仅1个保留完整催化三联体,即是真正的IES切除酶(excisase)。系统发育指向——纤毛虫的PiggyBac系切除酶来自单次驯化事件,比大规模基因组编辑更早出现。换句话说,赭纤虫每次有性生殖,都在体细胞里重演一场“天然CRISPR”:把转座子残骸编排进发育程序,用1把酶剪刀削出干净的运行系统。
于是这只“倒数23秒”的虫子,表层背着blepharismin光敏毒盾,内核刚跑完4万次精准剪切。它的死不是失败:色素警示同类、核酸喂给菌藻、IES垃圾本就是进化账簿一页。人类把“牛马感”投给它,科学却回赠另一面——生命的意义不必悲壮。对它是纤毛最后一划、IES最后一剪;对人是见证与追问。在宇宙熵增里,哪怕微观23秒的稳态维持,都是对虚无的回答。
注1:https://weixin.qq.com/sph/AFIpEy7Pqu
参考文献
1. Seah B K B, Singh M, Emmerich C, et al. MITE infestation accommodated by genome editing in the germline genome of the ciliate Blepharisma. PNAS, 2023, 120(4): e2213985120. https://doi.org/10.1073/pnas.2213985120
2. Singh M, Seah B K B, Emmerich C, et al. Origins of genome-editing excisases as illuminated by the somatic genome of the ciliate Blepharisma. PNAS, 2023, 120(4): e2213887120. https://doi.org/10.1073/pnas.2213887120
3. Buonanno F, Anesi A, Guella G, Ortenzi C. Blepharismins used for chemical defense in two ciliate species of the genus Blepharisma, B. stoltei and B. undulans (Ciliophora: Heterotrichida). The European Zoological Journal, 2017, 84(1): 402–409. https://doi.org/10.1080/24750263.2017.1353145
关键词:
赭纤虫;纤毛虫;生命的意义;blepharismin;内部消除序列;天然基因组编辑;PiggyBac;MITE;熵增;微观世界;哲理
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