中科院王鑫团队破解膜融合瞬间过程

　　

生物通报道：来自中国科学院南京地质古生物研究所的研究人员在之前研究的基础上，观察到了植物化石细胞中的膜融合瞬间的详细过程，这为解读膜融合的过程提供了珍贵的线索，也为模拟膜融合过程提供了独特的参考依据。这一研究成果公布在《(Molecular Membrane Biology》杂志上。

文章的第一作者是南京地质古生物研究所王鑫研究员，其早年毕业于北京大学，曾获得过多项有关植物化石细胞研究新成果，2007年于全球首次观察到化石中的生理过程瞬间。

膜融合与细胞中的很多生理活动过程有密切的关系。由于这个过程转瞬即逝，在现代结构生物学研究中一直是一个难于捕捉和研究的关键问题之一。此前人们曾经报道过，膜融合过程中形成的融合孔的中央会形成一个中央塞，但是这个中央塞的来源却知之不详。在古生物学的传统观念中，化石中与生命活动密切相关的细胞质被认为完全降解了，因此古植物的生理活动被认为是一个无从谈起的研究目标。但是近来的古植物学研究发现了越来越多的植物细胞质化石及其超微结构。此前王鑫团队曾于2007年报道了植物化石细胞中的膜融合瞬间，但是并不知道这个过程的详细步骤。

在最新这篇文章中，研究人员展示了植物细胞中难得一见的膜融合瞬间的膜结构，在2007年，这一研究团队在雌性幼年果球化石中，发现了凝固于千万年前的植物细胞化石中的植物生理活动——膜融合过程的瞬间。在这一基础上，研究人员进一步深入研究了美国中新世植物化石中的膜融合现象。

经过长时间仔细的观察，研究人员发现了融合孔中形成中央塞的过程：融合孔中残余的小泡膜和细胞膜共同形成了中央塞，其中小泡膜和细胞膜的内层形成一个恨水基在外的盘状结构。这是人们首次观察到即使在现代生物细胞中都很难发现的细节。它在化石中的出现为人们解读膜融合的过程提供了珍贵的线索，也为模拟膜融合过程提供了独特的参考依据。这个难得证据也暗示固定这一瞬间的过程是迅速完成的，很可能与雷电现象有关系。

古生物学的研究领域正在从生物静态结构逐渐扩展到生理动态过程。这些化石证据不但提出了一个新的膜融合模式，而且也为进一步研究古生物的生理活动开启了一扇窗户、对增进古生物学和现代生物学的融合将起到推进作用。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Wang X, Liu W, Du K (2011) Palaeontological evidence of membrane relationship in step-by-step membrane fusion. Molecular Membrane Biology, 28, 115-122.

作者简介：

王鑫  
学习简历
1986-1990 北京大学地质系, 古生物与地层专业, 理学学士学位．
1990-1993 中科院北京植物研究所，植物学专业，植物学硕士学位．
1998-2004 佛罗里达大学地质系，古生物学专业，哲学博士学位．

工作简历
1993-1997 中科院植物研究所古植物室，助理研究员．
2004-2006 南京地质古生物研究所，博士后．
2006-2011 南京地质古生物研究所，副研
2011.01- 南京地质古生物研究所，研究员

主要学术成就：

1．  开展了植物化石细胞质的研究，提出了新的化石化机制，从理论和实践上证明了植物细胞质化石的普遍存在。细胞质化石虽然在过去国外有所报道，但是到目前为止所有化石化理论都认为是特殊的保存现象和机制。本人通过对美国白垩纪植物化石材料的研究提出雷电及野火很可能在很短时间快速完成化石化过程。这与过去人们认为的长期缓慢的化石化过程形成了强烈的对比，增进了人们关于化石化过程多样化的认识。这些理论的预测也为本人最近关于美国艾达荷中新世和中国内蒙古早白垩世植物化石的研究结果所印证支持。

2．  首次观察到了化石植物生理活动的化石记录。化石植物的生理活动在过去对古植物学家来说简直是天方夜谭。但是随着植物细胞质化石研究的不断深入，这已经成为了古植物学家的现实的研究目标。本人通过实践不仅观察到了细胞膜、内质网等亚细胞结构，而且首次成功地观察到了植物细胞中穿过细胞膜的物质运输现象。由于这种生理现象过程极为短暂，因而从侧面支持了上面的快速化石化理论。

3．  提出了新的膜融合模式。膜融合是现代生物学中一个重要的研究焦点，但是到目前为止所有的膜融合模式都认为所有的膜融合都是对称的（发生于两个单位膜之间），同时单层膜在细胞中鲜为人知。本人通过化石的研究认为，单层膜不仅存在与细胞之中而且还会可能和双层膜发生不对称融合。这不仅补充了膜融合模式的缺陷，而且为进一步现代生物学中研究膜融合提供了新的思路。

4．  通过对辽西植物化石十多年的潜心研究，提出Schmeissneria属很可能属于被子植物）的认识，突破了被子植物的白垩纪化石记录，把被子植物的起源时间从早白垩推前到三叠纪。新的化石不仅提供了更古老的被子植物化石证据，而且其性状特征也离人们的期望相差甚远，从而可能对被子植物的起源、进化及系统学产生重要影响。

近期研究与活动
早期被子植物起源、演化与发展
植物细胞质化石超微结构