這是有史以來(lái)發(fā)現的第一只不需要氧氣就能生存的動(dòng)物

關(guān)于宇宙和我們在宇宙中的經(jīng)驗的一些真理似乎是不可改變的。天亮了。重力很糟糕。沒(méi)有什么比光傳播得更快了。多細胞生命需要氧氣才能生存。除了我們可能需要重新考慮最后一個(gè)。

2020 年,科學(xué)家發(fā)現了一種沒(méi)有線(xiàn)粒體基因組的水母狀寄生蟲(chóng)——這是有史以來(lái)第一個(gè)沒(méi)有線(xiàn)粒體基因組的多細胞生物。這意味著(zhù)它不會(huì )呼吸;事實(shí)上,它的生活完全沒(méi)有氧氣依賴(lài)。

這一發(fā)現不僅改變了我們對生命如何在地球上運作的理解,還可能對尋找外星生命產(chǎn)生影響。

生命開(kāi)始發(fā)展出代謝氧氣的能力 - 即呼吸 - 在某個(gè)時(shí)候超過(guò)14.5億年前.更大的古菌吞噬了一只較小的細菌,不知何故,細菌的新家對雙方都有好處,兩人呆在一起。

這種共生關(guān)系導致兩種生物共同進(jìn)化,最終那些嵌套在其中的細菌成為細胞稱(chēng)為線(xiàn)粒體。除了紅細胞外,您體內的每個(gè)細胞都有大量的線(xiàn)粒體,這些線(xiàn)粒體對呼吸過(guò)程至關(guān)重要。

它們分解氧氣產(chǎn)生一種稱(chēng)為三磷酸腺苷,多細胞生物用它來(lái)為細胞過(guò)程提供動(dòng)力。

我們知道有一些適應性可以讓一些生物體在低氧或缺氧條件下茁壯成長(cháng)。一些單細胞生物已經(jīng)進(jìn)化用于厭氧代謝的線(xiàn)粒體相關(guān)細胞器;但是,完全厭氧多細胞生物的可能性一直是一些科學(xué)辯論的主題。

直到以色列特拉維夫大學(xué)的Dayana Yahalomi領(lǐng)導的一組研究人員決定重新研究一種常見(jiàn)的鮭魚(yú)寄生蟲(chóng),稱(chēng)為Henneguya salminicola.

(斯蒂芬·道格拉斯·阿特金森)

它是一種刺胞動(dòng)物,與珊瑚、水母和??麑儆谕婚T(mén)。雖然它在魚(yú)肉中產(chǎn)生的囊腫很難看,但寄生蟲(chóng)卻無(wú)害,并將與鮭魚(yú)一起生活整個(gè)生命周期。

隱藏在宿主體內,這種微小的刺胞動(dòng)物可以在相當缺氧的條件下生存。但是,如果不觀(guān)察這種生物的DNA,就很難知道它究竟是如何做到的——所以這就是研究人員所做的。

他們使用深度測序和熒光顯微鏡對H. salminicola 鹽米尼科拉,并發(fā)現它已經(jīng)失去了線(xiàn)粒體基因組。此外,它還失去了有氧呼吸的能力,以及幾乎所有參與轉錄和復制線(xiàn)粒體的核基因。

像單細胞生物一樣,它進(jìn)化出與線(xiàn)粒體相關(guān)的細胞器,但這些細胞器也很不尋?!鼈冊趦饶ど嫌型ǔ2怀R?jiàn)的褶皺。

在密切相關(guān)的刺胞動(dòng)物魚(yú)類(lèi)寄生蟲(chóng)中采用相同的測序和顯微鏡方法,鱗狀粘液,被用作對照,并清楚地顯示了線(xiàn)粒體基因組。

這些結果表明,這里最終是一種不需要氧氣生存的多細胞生物。

H. salminicola 鹽米尼科拉仍然是一個(gè)謎,這種損失與這些生物的整體趨勢非常一致——基因簡(jiǎn)化之一。在很多很多年里,他們基本上從一個(gè)自由生活的水母祖先進(jìn)入我們今天看到的更簡(jiǎn)單的寄生蟲(chóng)。

(斯蒂芬·道格拉斯·阿特金森)

它們已經(jīng)失去了大部分原始的水母基因組,但奇怪的是,它們保留了類(lèi)似于水母刺細胞的復雜結構。他們不用這些來(lái)刺痛,而是緊緊抓住宿主:從自由生活的水母需求到寄生蟲(chóng)需求的進(jìn)化適應。你可以在上圖中看到它們——它們看起來(lái)像眼睛的東西。

這一發(fā)現可以幫助漁業(yè)調整應對寄生蟲(chóng)的策略;雖然它對人類(lèi)無(wú)害,但沒(méi)有人愿意購買(mǎi)充滿(mǎn)小奇怪水母的鮭魚(yú)。

但這也是一個(gè)發(fā)現,可以幫助我們了解生活是如何運作的。

“我們的發(fā)現證實(shí),對厭氧環(huán)境的適應并不是單細胞真核生物所獨有的,而且在多細胞寄生動(dòng)物中也進(jìn)化了,”研究人員說(shuō)解釋在他們于 2020 年 2 月發(fā)表的論文中。

“因此,H. salminicola 鹽米尼科拉為理解從有氧代謝到排他性無(wú)氧代謝的進(jìn)化轉變提供了機會(huì )。

該研究發(fā)表在PNAS項目.

本文的早期版本于 2020 年 2 月發(fā)布。

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