性細胞和神經元有什麼共同點呢？

本文轉載自生物通網站

谷氨酸（Glu）是動物中樞神經系統的一種重要興奮性神經遞質，它與相應細胞膜受體即谷氨酸受體（glutamate receptors ，GluR）相互作用引起系列級聯反應，涉及大腦很多重要功能。

植物也含有許多GluR編碼基因，並且這些基因與動物的高度同源。

BC 280年的亞里士多德認為植物也具有思想，可以如動物一般感知世界。根植於土地的植物擁有了感情和思想，這是多麼奇怪，讓人難以置信！

然而，多年來生物學家們一直在想，如果植物不需要處理神經興奮，為什麼有那麼多GluR編碼基因？

如今，古爾科學研究所（Instituto Gulbenkian de Ciencia）和馬里蘭大學的研究人員在《Nature》發表文章，聲稱發現了植物谷氨酸受體蛋白的新功能。苔蘚精子（moss sperm）利用GluR來指導遊向雌性器官的航行。

前古爾科學研究所成員，現在馬里蘭大學工作的Jose Feijo致力於植物GluR功能研究。這些蛋白是了解人類大腦神經元對話的關鍵分子，對記憶和學習發揮核心作用。然而，植物沒有神經，為啥植物編碼GluR的基因比人類的還多？

鑒於GluR的進化保守性，Feijo課題組將目光放在了早期陸生植物小立碗蘚（Physcomitrella patens）上。與更高等的植物相比，小立碗蘚也具有遊動的精子，而且只有2個GluR拷貝，這使它成為了理想的遺傳學研究模型。

Carlos Ortiz-Ramirez是本文的第一作者，他觀察發現，缺少GluRs能導致苔蘚不育。這種現象的深層原因在於，正常精子旋轉、跳躍、適時地急轉彎才能到達雌性器官入口，而GluR突變精子則是如閉著眼游泳，不會轉彎，根本找不到入口。

即使突變精子運氣開掛最終到達了雌性器官，使卵子受精後產生的孢子（苔蘚的寶寶）質量也不好，大部分孢子都會死亡。與Jorg Becker課題組合作後，研究小組進一步指出了該過程涉及的遺傳機制。

他們發現，GluR缺失影響了BELL1基因表達，而BELL1基因是正常孢子發育的關鍵基因。

苔蘚GluR的工作方式實際很像動物的神經元，它在細胞膜上形成離子通道，允許鈣離子流進流出。

Jose Feijo說：「儘管哺乳動物和苔蘚都能形成離子通道，但我們驚奇地發現了苔蘚谷氨酸受體的兩個全新的、完全不同的功能，分別是精子導航和控制基因表達。這兩個功能有關孢子存亡。」

Feijo指出，與神經元一樣，人類精子也表達了許多谷氨酸受體。「也許這是一個巧合，但是，如果谷氨酸受體幫助精子游泳是一種保守功能的話，人類的這項技能很可能是跟苔蘚學的。」

顯微鏡下受精的孢子體

原文標題：Glutamate receptor-like channels are essential for chemotaxis and reproduction in mosses

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