转录组分析揭示未培养放射虫（Acantharia）生殖生活史阶段的性信号分子特征

为解决海洋原生生物生殖策略的演化谜题，法国维尔弗朗什海洋观测站团队通过单细胞转录组技术，首次解析了放射虫Acantharia生殖阶段（包括游动孢子SWARMERS和疑似合子PuZYG）的基因表达谱。研究发现游动孢子高表达配子融合基因HAP2/GCS1和KAR5-GEX1-BMB，并鉴定出减数分裂相关功能模块，为百年假说"游动孢子即配子"提供了分子证据，填补了TSAR类群生殖生物学空白。

　　

在浩瀚的海洋中，有一类神秘的单细胞生物——放射虫Acantharia，它们以硫酸锶（SrSO₄
）构建的矿物骨架闻名，却因无法人工培养而成为生物学界的"暗物质"。自19世纪"挑战者号"科考船首次描述其游动孢子（swarmers）形态以来，科学家们就猜测这种鞭毛细胞可能是性生殖的配子，但百年间始终缺乏分子证据。这一认知空白不仅阻碍了对其生命周期的理解，更限制了人类对海洋微生物碳锶循环作用的评估。

法国维尔弗朗什海洋观测站联合多国团队，突破性地对野外采集的10个Acantharia细胞（包括4个营养体、2个包囊、1个疑似减数分裂期和3批游动孢子）进行单细胞转录组测序。通过比较基因组学和功能注释分析，首次揭示不同生活史阶段的分子特征。

关键技术包括：1）地中海原位采样获取生殖阶段样本；2）单细胞RNA-seq构建转录组图谱；3）差异表达基因（DEG）分析；4）保守性生殖基因系统发育验证；5）基因本体（GO）功能富集分析。

Acantharian vegetative and reproductive life stages show different functional profiles
研究发现营养体与生殖阶段存在显著功能分化。游动孢子（SWARM1-2）高表达细胞运动相关基因，而包囊（CY1-2）则富集应激响应通路。特别值得注意的是，小游动孢子（2-3μm）与大游动孢子（8-10μm）呈现截然不同的转录特征，暗示其可能分别对应不同配子类型。

Discussion
研究鉴定出三大关键证据支持性生殖假说：1）游动孢子特异性表达配子膜融合基因HAP2/GCS1和KAR5-GEX1-BMB，与有孔虫配子基因同源；2）前游动孢子阶段（PuMEIO1）检测到减数分裂特异基因SPO11同源物；3）疑似合子（PuZYG1）呈现DNA修复通路激活特征。有趣的是，游动孢子形成途径同时包含有丝分裂和减数分裂特征基因，暗示Acantharia可能采用独特的生殖策略。

Conclusion
该研究通过分子证据证实了Schewiakoff（1926）的百年假说：Acantharia游动孢子确实为配子，其性周期可能通过营养体直接产生配子或经包囊阶段间接形成。尽管减数分裂的分子机制尚未完全阐明，但HAP2/GCS1等保守基因的发现为TSAR类群性生殖演化研究树立了新范式。这项成果不仅解开了放射虫生殖之谜，更建立了单细胞转录组研究非模式生物的范例，对理解海洋原生生物生态功能具有重要意义。

研究还提出创新性见解：Acantharia可能采用"双型配子"策略（大小游动孢子），这与有孔虫配子多态性形成有趣类比；包囊阶段可能兼具休眠与生殖双重功能，类似硅藻的休眠孢子。这些发现为后续研究海洋原生生物生殖策略的适应性演化开辟了新方向。