“前所未有”的新共生形天富怎么当代理?式被发现

时间:2021-03-06 14:44 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
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提供能量的细菌内共生体使其单细胞真核生物宿主能够呼吸硝酸盐,这表明单细胞真核生物可能获得内共生体来补充或取代其线粒体细胞器的功能。
 
来自不来梅的研究人员,以及来自科隆马克斯·普朗克基因组中心和瑞士水产研究所Eawag的同事,发现了一种生活在单细胞真核生物体内的独特细菌,并为其提供能量。与线粒体不同,这种所谓的内共生体的能量来自于硝酸盐的呼吸,而不是氧气。“这种合作关系是全新的,”《自然》杂志那篇论文的资深作者Jana Milucka说。“以呼吸和能量转移为基础的共生关系是迄今为止前所未有的。”
 
一般来说,在真核生物中,共生现象是相当普遍的。真核生物的宿主通常与其他生物共存,如细菌。有些细菌生活在宿主的细胞或组织内,并发挥某些作用,如防御或营养。作为回报,宿主为共生生物提供庇护所和适宜的生活条件。内共生甚至会让细菌失去在宿主之外独立生存的能力。
 
不来梅科学家在瑞士楚格湖发现的共生现象也是如此。“我们的发现打开了一种可能性,即简单的单细胞真核生物,如原生生物,可以宿主提供能量的内共生体,以补充甚至取代线粒体的功能,”该研究的第一作者乔恩·格拉夫说。“这种原生生物是通过与一种能够硝酸盐呼吸的内共生体合作,在没有氧气的情况下生存下来的。“内共生体的名称‘Candidatus Azoamicus纤毛虫’反映了这一点;寄生在纤毛虫体内的“氮朋友”。
 
Candidatus Azoamicus ciliaticola
 
图为扫描电子显微镜图像(SEM,灰色)和荧光图像的合成。可见“偶氮念珠菌纤毛虫”内共生体(鱼类可见,黄色)和食物液泡中的细菌猎物以及大细胞核(DAPI染色,蓝色)。弱荧光纤毛和纤毛的外部结构也可见。图片来源:马克斯·普朗克海洋微生物研究所,S. Ahmerkamp天富怎么当代理?
 
亲密的伙伴关系变得更加紧密
 
到目前为止,人们一直认为真核生物在无氧环境中通过发酵生存,因为线粒体需要氧气来产生能量。发酵过程是很好的证明,并已观察到许多厌氧纤毛虫。然而,微生物不能从发酵中获得同样多的能量,而且它们通常不能像需氧微生物那样迅速生长和分裂。
 
“我们的纤毛虫找到了解决办法,”格拉夫说。“它已经吞噬了一个能够呼吸硝酸盐的细菌,并将其整合到自己的细胞中。我们估计,同化至少发生在2亿至3亿年前。从那以后,进化进一步加深了这种亲密的伙伴关系。
 
时移演化
 
线粒体的进化也以类似的方式进行。“所有线粒体都有一个共同的起源,”Jana Milucka解释道。人们相信,在10亿多年前,当一个古细菌的祖先吞噬了一个细菌,这两个开始了一个非常重要的共生关系:这个事件标志着真核细胞的起源。随着时间的推移,细菌越来越多地融入细胞,逐渐减少其基因组。不再需要的属性会丢失,只保留对主机有益的属性。最终,线粒体进化了,就像我们今天所知道的那样。它们有自己的微小基因组和细胞膜,并作为所谓的细胞器存在于真核生物中。例如,在人体中,它们存在于几乎每个细胞中,并为细胞提供能量,从而也为我们提供能量。天富怎么当代理?
 
“我们的内共生体能够执行许多线粒体功能,尽管它与线粒体并没有共同的进化起源,”Milucka说。“推测这种共生体可能遵循与线粒体相同的路径,并最终成为细胞器是很诱人的。”
 
有机会遇到
 
令人惊讶的是,这种共生关系这么长时间以来一直无人知晓。线粒体对氧气的作用是如此之好-为什么对硝酸盐就不能有相同的作用呢?一个可能的答案是,没有人意识到这种可能性,所以没有人去寻找它。由于大多数共生微生物无法在实验室中生长,研究内共生具有挑战性。然而,宏基因组分析的最新进展使我们能够更好地了解宿主和共生体之间复杂的相互作用。在分析宏基因组时,科学家们会观察样本中的所有基因。这种方法经常用于环境样品,因为样品中的基因不能自动分配到当前的生物体。
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