四膜虫（Tetrahymena）是一种单细胞真核生物，体长仅约50微米，广泛分布于全球淡水水体中。尽管其体型微小，四膜虫却在生命科学研究中扮演了关键角色，尤其是在端粒和端粒酶的发现过程中。2009年诺贝尔生理学或医学奖授予伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们发现端粒和端粒酶保护染色体的机制。然而，这一里程碑式的发现离不开四膜虫——布莱克本于1978年在四膜虫中首次发现染色体末端结构端粒，随后于1985年与格雷德在四膜虫中鉴定出端粒酶。因此，四膜虫堪称诺贝尔奖的“幕后功臣”。事实上，这并非四膜虫首次“获奖”：1989年，托马斯·切赫因在四膜虫中发现核酶（具有催化功能的RNA）而获得诺贝尔化学奖。

四膜虫最独特的细胞学特征是其具有两种细胞核：小核（生殖核）和大核（体细胞核）。大核含有大量染色体，为研究DNA代谢（如复制、重组、修复）提供了丰富的遗传资源，这也是端粒最早在四膜虫中发现的重要原因。过去50年间，以四膜虫为模式生物的研究取得了多项突破性成果：20世纪60年代发现第一个微管动力蛋白；70年代发现端粒；80年代发现核酶和端粒酶；90年代发现组蛋白乙酰化等翻译后修饰，成为表观遗传学研究的经典；此外，大核DNA重排过程中RNA干扰（RNAi）机制的发现，被《科学》杂志评为2002年十大科学发现之一。

2005年底，嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）大核基因组测序完成，并建立了预测基因数据库。比较基因组学显示，嗜热四膜虫与人类共享的直系同源基因数量超过酵母等模式生物，其中包括58个与人类疾病相关的基因。四膜虫已发展出成熟的分子遗传学工具，如基因敲除/插入、基因表达抑制和过表达等，且具有生长快速、培养简便、操作精确等优点，成为研究真核细胞生物学的重要模式生物。

然而，四膜虫的社会认知度和研究投入远低于其他模式生物（如果蝇、线虫、小鼠）。在中国，20世纪80年代是四膜虫研究的鼎盛时期，北京大学陈阅增先生和华东师范大学张作人先生等在四膜虫有性生殖等方面取得重要进展；90年代后，传统研究小组陆续关闭或转向，四膜虫研究进入低谷。进入21世纪，中国科学院水生生物研究所和山西大学等单位与国际顶尖实验室合作，使我国四膜虫研究重新崛起。例如，与美国罗切斯特大学合作构建了世界上第一个纤毛虫全基因组基因表达芯片分析平台，完成了嗜热四膜虫3种典型生理/发育状态共20个时期的全基因组表达数据采集与分析，被同行评价为纤毛虫分子生物学研究的重要里程碑，所建基因表达数据库已成为全球四膜虫研究的重要资源。

随着四膜虫后基因组时代的到来，希望2009年诺贝尔奖能引起各国对四膜虫研究的关注与支持，期待小小四膜虫在未来十年带来更多科学突破。（作者系中国科学院水生生物研究所研究员）