导读 细胞是生命的基础，存在于每个活生物体中。但是您认为您的细胞与鼠标有多相似?一条鱼?蠕虫?比较整个生命树中不同物种的细胞类型，可以帮助

细胞是生命的基础，存在于每个活生物体中。但是您认为您的细胞与鼠标有多相似?一条鱼?蠕虫?比较整个生命树中不同物种的细胞类型，可以帮助生物学家了解细胞类型是如何产生的，以及它们如何适应不同生命形式的功能需求。近年来，进化生物学家对此越来越感兴趣，因为新技术现在允许对整个生物体中的所有细胞进行测序和鉴定。斯坦福大学生物工程学助理教授王波解释说：“科学界掀起了一股热潮，将各种不同生物中的所有类型的细胞分类。”

为了应对这一机会，Wang的实验室开发了一种算法，可以将相似的细胞类型跨进化距离联系起来。他们的方法在5月4日发表在eLife上的一篇论文中进行了详细介绍，旨在比较不同物种中的细胞类型。

在他们的研究中，研究小组使用7种物种比较了21种不同的配对，并能够鉴定出所有物种中存在的细胞类型以及它们的相似性和差异性。

比较细胞类型

据王工程实验室工作的生物工程研究生亚历山大·塔拉山斯基(Alexander Tarashansky)所说，创建算法的想法是在王一天走进实验室并问他是否可以分析实验室研究的两种不同蠕虫的细胞类型数据集时提出的。同时。

该论文的主要作者，斯坦福大学Bio-X跨学科研究员Tarashansky说：“它们之间的巨大差异令我震惊。” “我们认为它们应该具有相似的细胞类型，但是当我们尝试使用标准技术对其进行分析时，该方法无法将它们识别为相似的细胞。”

他想知道这是否是技术上的问题，还是细胞类型差异太大而无法跨物种匹配。然后，Tarashansky开始研究该算法，以更好地匹配物种间的细胞类型。

塔拉尚斯基说：“比方说，我想把海绵比作人类。” “目前还不清楚哪个海绵基因与哪个人类基因相对应，因为随着有机体的进化，基因复制，改变，再复制。因此，现在海绵中有一个基因可能与人类的许多基因有关。”

研究人员的定位方法没有像以前的数据匹配方法那样试图寻找一对一的基因匹配，而是将海绵中的一个基因与所有潜在的相应人类基因进行了匹配。然后，算法继续找出哪一个是正确的。

塔拉尚斯基说，试图仅寻找一对一的基因对限制了过去寻找细胞类型的科学家。“我认为这里的主要创新是，我们考虑了在数亿年的演变过程中发生了变化的功能，以进行长期比较。”

“我们如何使用不断发展的基因来识别在不同物种中也不断变化的同一细胞类型?” 该论文的资深作者王说。“进化是通过基因和生物特征来理解的，我认为我们现在正处在一个激动人心的转折点，通过观察细胞如何进化来弥合规模。”

填充生命之树

利用他们的作图方法，研究小组发现了跨物种的许多保守基因和细胞类型家族。

塔拉尚斯基说，这项研究的一大亮点是当他们比较两种截然不同的扁虫之间的干细胞时。

他说：“我们确实在他们的干细胞群体中发现了一对一的匹配，这一事实确实令人兴奋。” “我认为，这基本上揭示了许多新的令人振奋的信息，涉及干细胞在寄生扁虫内部的外观，这种寄生虫感染了全世界成千上万的人。”

研究小组的映射结果还表明，从非常简单的动物类型(例如海绵)到更复杂的哺乳动物(如小鼠和人类)，神经元和肌肉细胞的特征得到了很好的保护。

王说：“这确实表明那些细胞类型是在动物进化的早期才出现的。”

现在，该团队已经建立了用于细胞比较的工具，研究人员可以继续收集各种物种的数据进行分析。随着来自更多物种的更多数据集的收集和比较，生物学家将能够追踪不同生物体中细胞类型的轨迹，识别新细胞类型的能力将得到改善。

塔拉尚斯基说：“如果你只有海绵，然后是蠕虫，而又错过了它们之间的一切，那么就很难知道海绵细胞的类型是如何进化的，或者它们的祖先是如何分化成海绵和蠕虫的。” “我们希望在生命之树上尽可能多地填充节点，以便能够进行这种进化分析以及跨物种的知识转移。”