在单细胞生物中，所有生存和繁殖的任务都必须由同一个细胞来完成，因为只有一个细胞构成了整个生物体。复杂生命形式进化的最大成就之一是由单细胞生物向具有不同细胞类型的多细胞生物的转变。

因为从单细胞生物到多细胞生物的进化是早期和频繁的，多细胞生物的选择优势似乎相当大。在像人类这样的多细胞生物中，大量的细胞与特定的细胞类型形成一个合作的细胞群落，并在各种细胞之间进行分工。找出单细胞生物如何在进化过程中发展成多细胞生物是生物学研究的一个中心问题。

绿色的海藻团藻

这种情况出现在狐藻绿藻，如Volvox carteri在美国，多细胞生物是一个相对较新的发明。

这些微小的球形绿藻有什么有趣的地方呢Volvox carteri在这种情况下吗?尽管复杂的多细胞生物在真核生物中进化了好几次，但在大多数谱系中，由于过渡发生得太久，而且这些谱系进化了大量的细胞类型，因此研究其分子背景是相当具有挑战性的。

然而，对于狐藻绿藻来说，情况似乎有所不同，例如Volvox carteri在美国，多细胞生物是一个相对较新的发明。就细胞组成而言，诉carteri和多细胞生物一样简单，但它与更复杂、更高的生物的生命周期和发育历史有许多相同的特征。

诉carteri只有两种细胞类型:2000-4000个小的，终末分化的双鞭毛虫体细胞靠近球体表面，和大约16个大的，可能不朽的生殖细胞刚好在体细胞层内部。这种球状体95%以上的体积由复杂的透明细胞外基质组成。

在自然界中,团藻生活在淡水池塘、水坑和沟渠中。直径高达2毫米的藻类，你甚至可以用肉眼认出它。顺便说一下,这个名字团藻来自拉丁语volvere，滚动，和牛,如atrox,意为“激烈”。因此，简而言之，它就是“猛辊”。

团藻和它的亲戚

自从300多年前安东尼·范·列文虎克发现它以来，团藻它不仅使生物学家着迷，而且早已成为发育、生理和进化研究的模式生物。

它目前的地位也得到以下事实的支持团藻在火山鼠系中有相当有趣的亲戚。根据从单细胞进化而来的复杂程度，这一谱系的几个属可以排列成一个概念系列衣藻，到没有劳动分工的群居生物，例如性原细胞，Pandorina，Yamagishiella和Eudorina由部分或完整的胚-体分工的多细胞生物，例如Pleodorina和团藻,分别。

在这一系列中，细胞数量、生物极性、每个细胞的细胞外基质体积、成年生物体的大小以及产生不育的、终分化的体细胞的趋势都在逐步增加。多细胞生物的进化也被认为与从同配到异配/卵配的逐步过渡有关(通过相似大小的配子的融合进行有性生殖，或者通过不同大小的配子的融合进行有性生殖)。

因此，尤其是绿藻和狐藻诉carteri提供在分子水平上研究多细胞性和细胞分化的独特机会，并发现向分化多细胞性过渡的普遍规律。

核基因组测序及基因组特征比较诉carteri和它的两个亲戚，衣藻和性原细胞，揭示了从单细胞到复杂的多细胞藻类的进化过程中似乎只需要很少的基因组创新。

大规模分子分析团藻

的基因组诉carteri大约有一万四千种基因。这些基因的表达决定了其细胞的功能，除此之外，它还调节细胞分化以及生殖细胞和体细胞的分离。基因表达可以通过测量某一基因转录本的数量来实验确定。如果这不仅仅是对单个基因而是对所有基因同时进行，这就是转录组分析。

在最近发表在《BMC生物学》上的一项研究中，我和我的同事分析了整个转录组诉carteri通过RNA测序(RNA- seq)。这使我们能够测量每个基因的表达有多强烈，或者它是否被关闭。因为我们分离了细胞类型团藻在我们进行分析之前，我们还能够比较两种细胞类型之间的所有基因的表达，即，体细胞和生殖细胞。

我们的研究结果表明，在细胞类型之间，转录组有一个惊人的广泛的划分:超过一半的基因在体细胞和生殖细胞之间表现出明显的差异。这种高度的差异表达表明，尽管事实诉carteri相对较晚才从单细胞亲戚中分化出来。细胞型特异性基因表达的分析也为以前研究的表达模式提供了新的信息团藻基因(大约有400个基因)。

整体分析团藻分离细胞类型的转录组是理解从单细胞到多细胞生物进化的分子“工具箱”的重要一步。从长远来看，对简单生物分子过程的研究将引导我们更好地理解更复杂生命形式的发育历史和关键功能。