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四膜蟲
分布在淡水中的單細(xì)胞真核生物
四膜蟲（Tetrahymena）是一種單細(xì)胞真核生物，分布在全球的淡水水域中，屬于原生生物門（Protista）纖毛蟲綱（Ciliophora），與一般人所熟知的草履蟲（Paramecium）在型態(tài)生理上十分相似。四膜蟲外觀呈橢圓長(zhǎng)梨狀，體長(zhǎng)約50微米，全身布滿數(shù)百根長(zhǎng)約4—6微米長(zhǎng)的纖毛，纖毛排列成數(shù)十條縱列，是不同種間纖毛蟲分類的特征之一。四膜蟲身體前端具有口器（oral apparatus），有三組三列的口部纖毛，早期在光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí)看似有四列膜狀構(gòu)造，因此據(jù)以命名。
基本信息
| 中文名 | 四膜蟲 |
| 拉丁學(xué)名 | Tetrahymena |
| 界 | 動(dòng)物界 |
| 門 | 纖毛蟲門 |
| 綱 | 寡膜綱 |
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簡(jiǎn)介
四膜蟲黑白
四膜蟲
原生動(dòng)物門寡膜綱膜口目四膜科四膜蟲屬的通稱。已知有10余種。體長(zhǎng)40～60微米，成倒卵形或梨形。口位于腹面前方正中，體表被以縱纖毛帶，口后纖毛帶一般為2條。胞肛和2個(gè)伸縮泡孔均位于細(xì)胞后端。無(wú)性生殖為橫分裂。有性生殖為接合生殖。核子核分裂分化產(chǎn)生新的大小核，兩細(xì)胞分開、分裂。世界性分布，主要產(chǎn)自淡水，也有的生活于咸水或溫泉中。四膜蟲能在無(wú)菌的液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)繁殖，長(zhǎng)期以來(lái)用它為材料做了大量營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和藥物學(xué)方面的研究，是真核細(xì)胞基因工程研究的理想材料。四膜蟲（Tetrahymena）是一種營(yíng)自由生活的單細(xì)胞真核生物，隸屬于原生動(dòng)物門中的纖毛亞門寡毛綱膜口目，廣泛分布于全球各地的淡水環(huán)境中。在過(guò)去的50年中，以四膜蟲為實(shí)驗(yàn)對(duì)象在基礎(chǔ)生物學(xué)研究中取得了一系列突破性的成果，如端粒與端粒酶的發(fā)現(xiàn)、獲得諾貝爾獎(jiǎng)的核酶發(fā)現(xiàn)和組蛋白翻譯后修飾功能的發(fā)現(xiàn)等。同時(shí)，四膜蟲作為第一種實(shí)現(xiàn)細(xì)胞同步化的真核生物可以進(jìn)行無(wú)菌純培養(yǎng)，而且生長(zhǎng)快（2－2.5小時(shí)一代）；比較基因組的研究也顯示嗜熱四膜蟲較酵母等模式生物和人類具有更高程度的功能保守性；加之四膜蟲中已建立了成熟的基因操作技術(shù)。因此，四膜蟲是開展真核生物基因功能研究的良好模式生物，基因芯片分析平臺(tái)的建立將有力推動(dòng)利用四膜蟲在基因組水平開展真核生物重要代謝通路及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究工作。
生殖方式
四膜蟲的生殖方式分為有性生殖和無(wú)性生殖兩種。在外界營(yíng)養(yǎng)成分不足時(shí)，可以引起四膜蟲
四膜蟲
七種性別
四膜蟲交配時(shí)，其后代的性別可能和其父母的性別都不一樣——有7種可能的性別。研究人員發(fā)現(xiàn)了四膜蟲中決定其后代性別的復(fù)雜DNA特性，并確認(rèn)了性別形成是隨機(jī)的。該結(jié)果發(fā)表在3月26日的《科學(xué)公共圖書館—生物學(xué)》上。
在四膜蟲通過(guò)接合產(chǎn)生子代時(shí)，子代的體核在發(fā)育過(guò)程中需要在6種殘缺的基因?qū)χ刑舫鲆环N，并組裝成完整的基因?qū)Γ拍苁棺哟尸F(xiàn)對(duì)應(yīng)的交配型。研究者發(fā)現(xiàn)，這一交配型選擇過(guò)程是隨機(jī)的——在子代的體核發(fā)育過(guò)程中，上述串聯(lián)的交配型基因序列會(huì)發(fā)生一系列隨機(jī)的剪切-連接反應(yīng)。6種殘缺的基因?qū)χ械?種會(huì)隨著反應(yīng)的進(jìn)行被刪掉，而剩下的一對(duì)則會(huì)與II型的MTA末端序列以及III型的MTB末端序列組裝，形成具有功能的完整MTA/MTB基因?qū)Α?/span>
研究人員稱，由于交配模式會(huì)幫助四膜蟲識(shí)別其他不同的性別，這個(gè)發(fā)現(xiàn)會(huì)幫助他們了解包括人類細(xì)胞在內(nèi)的其他物種細(xì)胞如何識(shí)別那些與其自身不同的細(xì)胞
自身交配繁殖：
四膜蟲
目前，研究人員發(fā)現(xiàn)了四膜蟲中決定其后代性別的復(fù)雜DNA特性，并確認(rèn)了性別形成是隨機(jī)的。
研究人員將報(bào)告發(fā)表在3月26日的《科學(xué)公共圖書館―生物學(xué)》上。
每一只四膜蟲都有其自身性別或交配模式的基因――存在于其常規(guī)的細(xì)胞核中，同時(shí)也帶有另一個(gè)僅用于繁殖的細(xì)胞核。
這種“生殖核”不完全包含7種交配型基因，經(jīng)過(guò)剪切、粘貼的過(guò)程，最終會(huì)留下1個(gè)完整的基因，其他6種會(huì)被淘汰。重新調(diào)整過(guò)的DNA成為四膜蟲下一代常規(guī)細(xì)胞核的一部分，并會(huì)決定其交配模式。
研究人員稱，由于交配模式會(huì)幫助四膜蟲識(shí)別其他不同的性別，這個(gè)發(fā)現(xiàn)會(huì)幫助他們了解包括人類細(xì)胞在內(nèi)的其他物種細(xì)胞如何識(shí)別那些與其自身不同的細(xì)胞。
科研用途
四膜蟲易于在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)，因此四膜蟲從早年開始即是一種實(shí)驗(yàn)生物學(xué)上所使用的模式生物(model organism)，用這種生物當(dāng)作范例與工具，研究各種基礎(chǔ)生物學(xué)的現(xiàn)象。由于可以大量培養(yǎng)四膜蟲，所以它適于作為生化純化分析的材料來(lái)源。現(xiàn)代的分子生物技術(shù)與分子遺傳操作法也已經(jīng)成功地使用在四膜蟲上，研究人員可以把DNA克隆入四膜蟲細(xì)胞中，這些DNA可經(jīng)由同源重組互換的方式將染色體上的基因敲除(knock-out)，或在特定的基因座上將基因置入(knock-in)，因此四膜蟲也適于借由遺傳工程技術(shù)來(lái)解析基因的功能。近年來(lái)，四膜蟲大核的基因體(genome)也已經(jīng)完成定序，所以在進(jìn)入基因體時(shí)代的今日與后基因體時(shí)代，生物學(xué)家仍可以持續(xù)以四膜蟲為材料進(jìn)行研究。
四膜蟲細(xì)胞最大的特點(diǎn)是在一個(gè)細(xì)胞中有兩種核：小核和大核。具有眾多染色體的四膜蟲大核好比一個(gè)豐富的資源庫(kù)，為研究遺傳物質(zhì)DNA代謝所需的分子提供了基礎(chǔ)。這也是作為染色體末端的端粒最早在四膜蟲中發(fā)現(xiàn)的重要原因。
在過(guò)去50年中，科研人員在以四膜蟲為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基礎(chǔ)研究中取得了一系列突破性成果。如20世紀(jì)60年代第一個(gè)微管動(dòng)力蛋白的發(fā)現(xiàn)、70年代端粒的發(fā)現(xiàn)、80年代核酶與端粒酶的發(fā)現(xiàn)、90年代組蛋白乙酰化翻譯后修飾功能的發(fā)現(xiàn)成為當(dāng)下熱點(diǎn)研究表觀遺傳學(xué)的經(jīng)典文獻(xiàn)之一、大核DNA重整中RNAi機(jī)制的存在作為共同發(fā)現(xiàn)者被評(píng)為2002年美國(guó)Science雜志十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一
四膜蟲
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