【生命奥秘】科学家震惊:这真核微生物不靠线粒体供能

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所属分类:生命奥秘

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2016-5-23 12:39:07

5月23日消息,据英国《每日邮报》报道,生物学家证实在一类奇特的单细胞真核生物内缺乏通常意义上产生能量的细胞“发电站”——线粒体。此前,科学家认为所有的复杂细胞,包括动物、植物和真菌的细胞,都具有这种微小的产能细胞器

捷克共和国的一支研究团队发现,这种显微镜下才能见到的生物完全找不到线粒体存在的迹象,这使其成为生物学上的特例。这类被称为类单鞭滴虫属(Monocercomonoides)的单细胞生物,颠覆了线粒体是真核细胞必需组成部分的观点。

【生命奥秘】科学家震惊:这真核微生物不靠线粒体供能

▲这类被称为类单鞭滴虫属(如图)的单细胞生物,颠覆了线粒体是真核细胞必需组成部分的观点。

线粒体能利用氧气和糖类制造“化学能量包”——三磷酸腺苷(ATP),从而为动物、植物和真菌等生物的细胞提供动力。科学家认为,这类新发现的单细胞生物虽然不具备线粒体,但它们能利用一个涉及到硫的化学过程来产生能量。

“在低氧环境下,真核细胞的线粒体通常呈现为还原形式,但科学家认为,线粒体的有些功能至关重要,以致于这些细胞器对真核生物来说必不可少,”加拿大英属哥伦比亚大学的研究者Anna Karnkowska解释道,“我们已经确定了一种完全不具备线粒体的真核微生物。”

生物学家认为,这种微生物并非一直没有线粒体,而是在演化过程中的某个节点失去了这些能量细胞器。据推测,这些细胞与细菌进行了DNA交换——以一种被称为“基因转移”的过程——从而获得依靠硫转化过程产能的能力。相关研究的结果发表在近期《当代生物学》(Current Biology)杂志上。

论文作者解释道:“这是首次在真核生物细胞中找不到任何一种线粒体形式的例子,表明该细胞器对于真核细胞来说并非绝对不可缺少。”科学家知道类单鞭滴虫属已经有超过80年,这些微生物与单细胞的人体寄生生物有关,生活在低氧环境下。

近期由捷克和加拿大科学家完成的这项研究中,通过对基因组的分析,显示它们缺乏线粒体蛋白。研究团队认为,类单鞭滴虫属“的演化已经超越了生物学家已知的限制。”

“这种神奇的生物是一个令人震惊的例子,表明单个细胞可以不必遵循标准细胞生物学教科书中描写的规律。我们相信,在多样性还不为人所知的真核微生物——单细胞生物——世界中,可能存在着更多类似的例子。”

【生命奥秘】科学家震惊:这真核微生物不靠线粒体供能

▲这类新发现的单细胞生物虽然不具备线粒体,但它们能利用一个涉及硫的化学过程来产生能量,这种能力可能来源于细菌。

【生命奥秘】科学家震惊:这真核微生物不靠线粒体供能

▲生物学家认为,类单鞭滴虫属并非一直没有线粒体,而是在演化过程中的某个节点失去了这些能量细胞器。

研究者称,他们现在希望了解更多有关这类生物如何生存的信息,以及更好地确定类单鞭滴虫属及其近亲的特征,从而在更广大的演化背景中对他们的发现进行分析。

“这类生物的存在证明了一个事实,即一个真核生物细胞——具有真正细胞核的细胞——能够在没有线粒体的条件下生活,”论文作者、布拉格查尔斯大学的Vladimir Hampl博士说道。现在,Vladimir Hampl博士及其团队的目标是确定这些生物失去线粒体的时间点。此外,这类微生物所属的整个类群——滴虫(oxymonads)——可能也不具备线粒体。

Vladimir Hampl博士说:“在我们知道这类生物之前,似乎所有的真核细胞中都具有线粒体,即使是一些不制造能量的细胞,而制造能量正是线粒体最为人所知的功能。不过,即使不产生能量,线粒体依然在细胞必需的其他新陈代谢过程中具有功能,缺少这些新陈代谢过程,细胞就无法存活。

“在这类生物中,很可能由于某种演化结果,使线粒体的所有必需功能都失去了,这个细胞器也就省掉了。这类生物完全依靠胞内途径来进行生存。”

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