四膜虫
四膜虫与一般人所熟知的草履虫(Paramecium)在形态生理上十分相似。四膜虫外观呈椭圆长梨状,体长约50微米,全身布满数百根4~6微米长的纤毛,纤毛排列成数十条纵列,是不同种间纤毛虫分类的特征之一。四膜虫身体前端具有口器(oral apparatus),有三组三列的口部纤毛,早期在光学显微镜下观察时看似有四列膜状构造,因此据以命名。原生动物门寡膜纲膜口目四膜科四膜虫属的通称。已知有10余种,主要产自淡水,也有的生活于咸水或温泉中。四膜虫的生殖方式分为有性生殖和无性生殖两种。在外界营养成分不足时,可以引起四膜虫的有性生殖。
四膜虫长期以来作为实验生物做了大量营养生长和药物学方面的研究,是真核细胞基因工程研究的理想材料。同时,四膜虫作为第一种实现细胞同步化的真核生物可以进行无菌纯培养,而且生长快(2~2.5小时一代);比较基因组的研究也显示嗜热四膜虫较酵母等模式生物(model organism)和人类具有更高程度的功能保守性;加之已建立了四膜虫成熟的基因操作技术。因此,四膜虫是开展真核生物基因功能研究的良好模式生物,基因芯片分析平台的建立将有力推动利用四膜虫在基因组水平开展真核生物重要代谢通路及基因调控网络的研究工作。
四膜虫易于在实验室里培养,用这种生物当作范例与工具,研究各种基础生物学的现象,适于作为生化纯化分析、环境污染物毒性评价的生物材料来源。四膜虫细胞最大的特点是在一个细胞中有两种核:小核和大核。具有众多染色体的四膜虫大核好比一个丰富的资源库,为研究遗传物质DNA代谢所需的分子提供了基础。这也是作为染色体末端的端粒最早在四膜虫中发现的重要原因。 在过去50年中,科研人员在以四膜虫为实验对象的基础研究中取得了一系列突破性成果。如20世纪60年代第一个微管动力蛋白的发现、70年代端粒的发现、80年代核酶与端粒酶的发现,90年代组蛋白乙酰化翻译后修饰功能的发现成为当下热点研究表观遗传学的经典文献之一,“大核DNA重整中RNAi机制的存在”被评为2002年美国Science杂志十大科学发现之一。