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这种奇怪的微生物可能标志着生命的巨大飞跃之一
2020年01月16日    阅读量:365    新闻来源:中国风格网 stylechina.com  |  投稿

生活在海洋渣uck中的生物为所有动植物复杂细胞的起源提供了线索。

这种奇怪的微生物可能标志着生命的巨大飞跃之一 ,stylechina.com

科学家周三报道,在太平洋海底发现的一种奇异的触手微生物可能有助于解释这个星球上复杂生命的起源,并解决生物学中最深奥的谜团之一。


20亿年前,简单细胞产生了更为复杂的细胞stylechina.com。几十年来,生物学家一直在努力学习如何发生。


科学家们早就知道,在进化的道路上一定有前辈。但是从化石记录来看,复杂的细胞只是无处不在。


名为Prometheoarchaeum的新物种,原来就是这种过渡形式,有助于解释所有动植物,真菌以及人类的起源。该研究发表在《自然》杂志上。


维也纳大学的微生物学家克里斯塔·施勒珀(Christa Schleper)说:“它实际上非常酷,它将对科学产生重大影响。”


我们的牢房里塞满了容器。它们将DNA存储在核中,并在称为线粒体的隔室中产生燃料。它们破坏了称为溶酶体的微小管家机器中的旧蛋白质。


我们的细胞还可以构建自己的细丝骨架,这些骨架是由类似乐高的积木构造而成的。通过延伸一些细丝并将其他细丝分开,细胞可以改变其形状,甚至在表面上移动。


共享这些复杂细胞的物种被称为真核生物,它们都起源于一个共同的祖先,该祖先大约生活在二十亿年前。


在此之前,世界上只有细菌和一群小而简单的有机体,称为古细菌。细菌和古细菌没有细胞核,溶酶体,线粒体或骨骼。


进化生物学家一直对真核生物如何从如此简单的前体进化而产生困惑。


1900年代后期,研究人员发现线粒体是过去某个时候的自由生存细菌。他们以某种方式被吸引到另一个牢房中,为宿主提供新的燃料。


2015年,瑞典乌普萨拉大学的Thijs Ettema及其同事在从北冰洋回收的沉积物中发现了DNA片段。这些片段包含的古细菌物种基因似乎与真核生物密切相关。


Ettema博士及其同事将它们命名为Asgard archaea。(阿斯加德是北欧诸神的故乡。)这些神秘微生物的DNA在北卡罗来纳州的一条河,新西兰的温泉以及世界其他地方出现。


阿斯加德古细菌依赖于以前仅在真核生物中发现的许多基因。这些微生物可能出于相同目的或其他目的使用这些基因。


Schleper博士说:“直到您拥有生物体,您才能真正确定。”


日本筑波大学国家先进工业科学技术研究所的微生物学家Masaru K. Nobu和他的同事设法在实验室中培养了这些生物。这项工作花了十多年的时间。


适应寒冷海底生活的微生物具有慢速运动的存在。Prometheoarchaeum可能需要长达25天才能分裂。相比之下,大肠杆菌每20分钟分裂一次。


该项目始于2006年,当时研究人员从太平洋海底拖运了沉积物。最初,他们希望分离出食用甲烷的微生物,这些微生物可用于清除污水。


在实验室中,研究人员通过将沉积物放入没有氧气的室内模拟了海底的状况。他们抽入甲烷并提取出致命的废气,可能杀死居民的微生物。


泥土中含有多种微生物。但是到了2015年,研究人员已经分离出一种有趣的古细菌新物种。当Ettema博士及其同事宣布发现Asgard古细菌DNA时,日本研究人员感到震惊。他们的新的活微生物属于这一类。


然后,研究人员进行了更多艰苦的研究,以了解新物种并将其与真核生物的进化联系起来。


研究人员将微生物命名为Prometheoarchaeum syntrophicum,以纪念普罗米修斯(Prometheus),希腊普罗米修斯是用粘土制成的,能够为人类开火。


诺丁汉大学的进化生物学家詹姆斯·麦金纳尼(James McInerney)说:“用微生物学到可以在显微镜下看到微生物的十二年真是太神奇了。”


在显微镜下,Prometheoarchaeum被证明是一种奇怪的野兽。微生物起初是一个微小的球体,但在几个月的过程中,它萌发了长而分支的触手,并释放出一层被膜覆盖的气泡的菌群。


当研究人员检查细胞内部时,事实证明甚至更陌生。Schleper博士和其他研究人员曾期望古细菌Asgard利用它们的真核生物样蛋白在其细胞内构建一些真核生物样结构。但这不是日本队发现的。


Nobu博士说:“在内部,没有结构,只有DNA和蛋白质。”


这一发现表明,真核生物用来构建复杂细胞的蛋白质起初是在做其他事情,后来才被赋予新的工作。


Nobu博士和他的同事现在正试图弄清这些原始工作是什么。他说,普罗米修斯古菌很可能用后来被真核生物用来构建细胞骨架的基因来创造它的触角。


Schleper博士希望看到更多有关此想法的证据。她说:“其他古细菌上有非常好的手臂。” 但是那些其他物种没有使用与我们相似的蛋白质。


在发现普罗米修古菌之前,一些研究人员怀疑真核生物的祖先是掠食者,吞噬了较小的微生物。他们可能以此方式吞没了第一个线粒体。


但是Prometheoarchaeum不适合该描述。Nobu博士的团队经常发现微生物粘附在细菌或其他古细菌的侧面。


Prometheoarchaeum似乎不是通过猎食猎物,而是通过将漂浮的蛋白质碎片吞噬来谋生。其合作伙伴以废物为食。它们反过来为Prometheoarchaeum提供维生素和其他必需化合物。


Nobu博士推测,海底的一种Asgard古细菌将细菌拖入了触手网,使它们更加亲密。最终,它吞噬了细菌,细菌演变成线粒体,为每个复杂的细胞提供燃料。


麦金纳尼博士(McInerney)对此表示怀疑,认为普罗米修arch可以提供关于我们的祖先在二十亿年前摄取线粒体的清晰图片。他说:“今天,这是一种在2020年还活着的生物。”


随着Nobu博士的团队继续研究Prometheoarchaeum,他们也在海底泥中寻找亲戚。这些微生物可能甚至更接近我们的祖先,并可能提供更多意想不到的线索。


诺布博士说:“我们希望这将有助于我们更好地了解自己。”


标签:今日头条自然科学
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