這是有史以來發(fā)現(xiàn)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(yàn)的一些真理似乎是不可改變的。天亮了。重力很糟糕。沒有什么比光傳播得更快了。多細(xì)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(xiàn)了一種沒有線粒體基因組的水母狀寄生蟲——這是有史以來第一個(gè)沒有線粒體基因組的多細(xì)胞生物。這意味著它不會(huì)呼吸;事實(shí)上，它的生活完全沒有氧氣依賴。

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

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

這種共生關(guān)系導(dǎo)致兩種生物共同進(jìn)化，最終那些嵌套在其中的細(xì)菌成為細(xì)胞稱為線粒體。除了紅細(xì)胞外，您體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞都有大量的線粒體，這些線粒體對(duì)呼吸過程至關(guān)重要。

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

我們知道有一些適應(yīng)性可以讓一些生物體在低氧或缺氧條件下茁壯成長。一些單細(xì)胞生物已經(jīng)進(jìn)化用于厭氧代謝的線粒體相關(guān)細(xì)胞器;但是，完全厭氧多細(xì)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(dǎo)的一組研究人員決定重新研究一種常見的鮭魚寄生蟲，稱為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。雖然它在魚肉中產(chǎn)生的囊腫很難看，但寄生蟲卻無害，并將與鮭魚一起生活整個(gè)生命周期。

隱藏在宿主體內(nèi)，這種微小的刺胞動(dòng)物可以在相當(dāng)缺氧的條件下生存。但是，如果不觀察這種生物的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(duì)H. salminicola 鹽米尼科拉，并發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)失去了線粒體基因組。此外，它還失去了有氧呼吸的能力，以及幾乎所有參與轉(zhuǎn)錄和復(fù)制線粒體的核基因。

像單細(xì)胞生物一樣，它進(jìn)化出與線粒體相關(guān)的細(xì)胞器，但這些細(xì)胞器也很不尋常——它們在內(nèi)膜上有通常不常見的褶皺。

在密切相關(guān)的刺胞動(dòng)物魚類寄生蟲中采用相同的測序和顯微鏡方法，鱗狀粘液，被用作對(duì)照，并清楚地顯示了線粒體基因組。

這些結(jié)果表明，這里最終是一種不需要氧氣生存的多細(xì)胞生物。

而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單的寄生蟲。

（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，它們保留了類似于水母刺細(xì)胞的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。他們不用這些來刺痛，而是緊緊抓住宿主：從自由生活的水母需求到寄生蟲需求的進(jìn)化適應(yīng)。你可以在上圖中看到它們——它們看起來像眼睛的東西。

這一發(fā)現(xiàn)可以幫助漁業(yè)調(diào)整應(yīng)對(duì)寄生蟲的策略;雖然它對(duì)人類無害，但沒有人愿意購買充滿小奇怪水母的鮭魚。

但這也是一個(gè)發(fā)現(xiàn)，可以幫助我們了解生活是如何運(yùn)作的。

“我們的發(fā)現(xiàn)證實(shí)，對(duì)厭氧環(huán)境的適應(yīng)并不是單細(xì)胞真核生物所獨(dú)有的，而且在多細(xì)胞寄生動(dòng)物中也進(jìn)化了，”研究人員說解釋在他們于 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氧代謝的進(jìn)化轉(zhuǎn)變提供了機(jī)會(huì)。

該研究發(fā)表在PNAS項(xiàng)目.

本文的早期版本于 2020 年 2 月發(fā)布。

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