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地球首次出现“无氧生物”:类似水母的寄生虫不会呼吸

时间:2020-05-19 16:56    来源:未知    阅读:

据国外媒体报道,今年初,科学家发现一种类似水母的寄生虫,它们没有线粒体基因组,这是迄今已知唯一没有线粒体基因组的多细胞生物,意味着该生物不会呼吸,事实上,它的存在完全颠覆了人们对地球生物的广义认知,因为它的生存完全不依赖氧气!

这项发现不仅改变了我们对地球生命生存方式的理解,还可能对于寻找外星生命具有重要启示。地球生命大约在14.5亿年前开始逐渐形成有氧代谢能力,体形较大的古生菌能吞噬较小的细菌,而之后滋生的细菌会寄居在古生菌体内,这种共生方式均有利于双方生存。

该共生关系导致了两支物种一起进化,最终较小的细菌存在于叫做线粒体的细胞器中,体形较大的古生菌体内每个细胞除了红细胞外,还有大量线粒体,它们是呼吸过程所必需的。线粒体分解氧气产生一种叫做三磷酸腺苷的分子,多细胞生物利用该分子为细胞获取能量。

我们知道一些进化适应性可使生物生存在低氧环境,一些单细胞生物进化出与线粒体相关的厌氧代谢细胞器,但是是否存在单一性的厌氧多细胞生物仍是科学界倍受争议的话题。

以色列特拉维夫大学的一支研究小组对一种常见的鲑鱼寄生虫进行研究时发现,这种被称为Henneguya salminicola的寄生虫,是一种刺胞生物,与珊瑚、水母和海葵属于同一动物门。尽管该寄生虫在鲑鱼体内形成的囊肿很难看,但是它们对于鲑鱼是无害的,并且会伴随鲑鱼生命周期一起共存。

隐藏在宿主体内的这些微小刺胞生物可以在缺氧条件下存活,如果不深入观察该生物DNA,很难揭晓它们是如何幸存下来的。

研究人员利用深度测序和荧光显微镜对Henneguya salminicola进行深入分析,发现它们已失去线粒体基因组,此外,也失去了有氧呼吸能力,几乎所有参与转录和复制线粒体的细胞核基因都已丧失。

与单细胞生物一样,它也进化出与线粒体相关的细胞器,但是它们非常独特,其内膜上通常看不到褶皱。研究人员使用相关的测序和显微镜观察方法观察另一种寄生鱼体的刺胞寄生虫——Myxobolus squamalis,以此作为参照对比,清晰呈现线粒体基因组变化情况。

研究结果表明,Henneguya salminicola是一个多细胞生物,它不需要氧气生存,但究竟它是如何幸存下来仍是一个谜团,它可能从宿主体吸取三磷酸腺苷,但该发现仍亟待验证。

但是这种线粒体基因组损失与此类生物进化总体趋势是一致的,这是一种基因简化过程,经过多年之后,它们基本上从一种自由生存的水母祖先物种进化为现今我们所见到的更简单的寄生虫。

它们已失去水母远古祖先大部分基因组,但令人感到奇怪的是,它们保留了一个类似水母刺细胞的复杂结构,不是用于刺伤猎物,而是依附于宿主,从而满足从类水母生物进化至寄生虫的生存适应。该寄生虫的外形非常像眼睛,这个发现可能有助于渔业调整处理寄生虫的策略,尽管寄生虫对人类无害,但是没有人愿意购买身体布满眼状寄生虫的鲑鱼。

这项最新研究具有重要意义,有助于科学家深入理解生物生存谜团,他们指出,对厌氧环境的适应并不是单细胞真核生物所独有,这也是从多细胞寄生物中进化形成的Henneguya salminicola为理解生物从有氧代谢至纯厌氧代谢的进化转变提供重要线索,目前该研究报告发表在近期出版的《美国国家科学院院刊》上。

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标签: 生物

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