科学家发现不依靠线粒体供能的微生物:与细菌交换DNA

2016-05-23 佚名 新浪科技

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。

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。

小鼠的纤维组织母细胞,蓝色区域是含有DNA的细胞核,绿色点是数以千计的线粒体。

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。

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。”

作者:佚名



版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言
评论区 (2)
#插入话题

相关资讯

Gut:低FODMAPs饮食可显著改善IBS患者的症状

近期发表在Gut的研究称,日常饮食中避免短链糖类碳水化合物,也称为低FODMAPs(发酵寡糖、二糖、单糖和多元醇)饮食,能改善肠易激综合症(IBS)症状和代谢物的变化。此外,FODMAPs能改变患者组胺水平和微生物群子集。该研究对40名IBS患者进行了一项随机对照、单盲研究。研究人员将参与者随机分为低FODMAP饮食或高FODMAP饮食,每组20名患者,持续时间为3周。所有患者均没有服用益生菌。研

ENDO 2016:儿童期使用抗生素会增加青少年前驱糖尿病风险

2016年内分泌学会年会称,使用抗生素的儿童更容易在青少年时期发展为前驱糖尿病,这之间的关联可能是由于肠道内有益菌群的下降。希腊雅典大学医学院的Charikleia Stefanaki和同事对10名12-17岁前驱糖尿病患者(女孩5名,平均年龄15岁)和14名没有前驱糖尿病的对照组(女孩9名,平均年龄15岁)进行了病例对照研究,分析了两组参与者的血液和粪便样本,并且所有参与者进行口服糖耐量试验(O

盘点:布满细菌的美味佳肴如何让我们难以忘怀?

近日,食客们在美国曼彻斯特哈维-尼克斯百货商店中进行了一项美食体验,他们摄入的食物充满了细菌、真菌和霉菌,这场美食体验看似是一项公共健康风险事件,但实则不然,主办方特意设计了5道菜来揭示微生物如何作为我们日常饮食不可或缺的一部分。 一般而言,微生物的名声并不好,大家都认为微生物会引发人类疾病和食物腐败等,地球中很大一部分微生物对于我们机体是无害的,实际上,这些微生物反而是相当有用的,其可以产

多吃纤维素,能更好维护肠道微生态健康

科学家正推动西方国家改变饮食结构,以恢复肠道微生态的变化,从而保证人类健康。近日,加拿大阿尔伯塔大学研究人员在《内分泌和新陈代谢趋势》(Trends Endocrinol Metab)上建议增加食用纤维摄取量,以帮助恢复微生物多样性。 在当前工业化社会中,人体肠道细菌营养不足会导致缺乏一种有益的细菌,这可能会影响免疫和新陈代谢健康。大多数西方人消耗的食用纤维仅是膳食指南推荐量的一半,营养学家将这

Cell子刊:打破教科书的发现:没有线粒体的微生物

如今,加拿大与捷克的科学家们发现了一个惊人的现象:一种真核细胞可以在没有线粒体的情况下存活。这一发现彻底打破了我们以往对细胞的认识,换句话说,生命远比我们想象的要灵活得多。

阴道微生物菌群:真的不简单!与女性众多疾病关联

阴道菌群(Vaginal Microbiota)的种类却与女性的健康休戚相关。女性的阴道整体环境偏酸性,使外来微生物难以生长。倘若阴道菌群发生了失调,女性就有生殖健康上的隐患。在2011年,马里兰大学医学院(University of Maryland School of Medicine)的Jacques Ravel等人对四个族群(白人,非裔,拉丁裔,亚裔)的396名妇女的阴道菌群进行了采样