平らなコロニーの胚形成は、ボルボシン緑藻における球状コロニーの進化に必要な革新を意味します

背景：ボルボシン藻類は、多細胞生物の進化を調査するための適切なモデルを提供します。このグループ内では、平坦化されたコロニーからスフェロイドコロニーへの身体計画の進化は、2つの異なる系統、ボルボカセ科とアストラクメンで独立して発生したと考えられています。ボルボカシアン種は反転を受けて、胚形成中に連続した細胞分裂に続く球状細胞層を形成します。反転中、娘のプロトプラストは形状を変化させ、急性葉緑体の端（基底体の反対）を発達させます。対照的に、アストラクメンは反転しません。むしろ、その娘のプロトプラストは、連続した細胞分裂中に回転し、球状コロニーを形成します。しかし、球状コロニーの形成のための2つの戦術に関与するこれらの細胞イベントの進化経路は不明です。これは、祖先の平らなコロニーを伴う既存のボルボシン属の胚形成がガニウムやテトラバナなどを詳細に調査していないためです。 結果：G。pectraleおよびT. socialisの胚形成を観察するために、基底体、核、および微小管の染色を伴う光学顕微鏡および間接免疫蛍光顕微鏡によるタイムラプスイメージングを実施しました。。G. Pectoraleでは、16細胞胚のカップ型の細胞層が、連続した細胞分裂後に段階的な拡張を受け、正方胚の末梢プロトプラストの頂端端（基底体の位置）が互いに分離されました。一方、T。socialisでは、連続した細胞分裂後の4細胞胚における娘プロトプラストの明らかな拡張はありませんでしたが、斜めに対向する娘のプロトプラストの2つのペアがわずかにシフトし、hatch化後に平らになりました。これらの2つの種のいずれも、アストラクメンのように、連続した細胞分裂中に娘のプロトプラストの回転を示しませんでした。 結論：現在の結果は、アストロメンの祖先がゴニウムの祖先から分岐した後、娘のプロトプラストの回転を新たに獲得した可能性があることを示していますが、ボルボカセ科の祖先は、急性葉緑体の端の形成を新たに獲得した可能性があります。ゴニア科の祖先（ゴニウムとアストラクメン）。

BACKGROUND: Volvocine algae provide a suitable model for investigation of the evolution of multicellular organisms. Within this group, evolution of the body plan from flattened to spheroidal colonies is thought to have occurred independently in two different lineages, Volvocaceae and Astrephomene. Volvocacean species undergo inversion to form a spheroidal cell layer following successive cell divisions during embryogenesis. During inversion, the daughter protoplasts change their shape and develop acute chloroplast ends (opposite to basal bodies). By contrast, Astrephomene does not undergo inversion; rather, its daughter protoplasts rotate during successive cell divisions to form a spheroidal colony. However, the evolutionary pathways of these cellular events involved in the two tactics for formation of spheroidal colony are unclear, since the embryogenesis of extant volvocine genera with ancestral flattened colonies, such as Gonium and Tetrabaena, has not previously been investigated in detail. RESULTS: We conducted time-lapse imaging by light microscopy and indirect immunofluorescence microscopy with staining of basal bodies, nuclei, and microtubules to observe embryogenesis in G. pectorale and T. socialis, which form 16-celled or 4-celled flattened colonies, respectively. In G. pectorale, a cup-shaped cell layer of the 16-celled embryo underwent gradual expansion after successive cell divisions, with the apical ends (position of basal bodies) of the square embryo's peripheral protoplasts separated from each other. In T. socialis, on the other hand, there was no apparent expansion of the daughter protoplasts in 4-celled embryos after successive cell divisions, however the two pairs of diagonally opposed daughter protoplasts shifted slightly and flattened after hatching. Neither of these two species exhibited rotation of daughter protoplasts during successive cell divisions as in Astrephomene or the formation of acute chloroplast ends of daughter protoplasts as in volvocacean inversion. CONCLUSIONS: The present results indicate that the ancestor of Astrephomene might have newly acquired the rotation of daughter protoplasts after it diverged from the ancestor of Gonium, while the ancestor of Volvocaceae might have newly acquired the formation of acute chloroplast ends to complete inversion after divergence from the ancestor of Goniaceae (Gonium and Astrephomene).