这是有史以来发现的第一只不需要氧气就能生存的动物

关于宇宙和我们在宇宙中的经验的一些真理似乎是不可改变的。天亮了。重力很糟糕。没有什么比光传播得更快了。多细胞生命需要氧气才能生存。除了我们可能需要重新考虑最后一个。

2020 年,科学家发现了一种没有线粒体基因组的水母状寄生虫——这是有史以来第一个没有线粒体基因组的多细胞生物。这意味着它不会呼吸;事实上,它的生活完全没有氧气依赖。

这一发现不仅改变了我们对生命如何在地球上运作的理解,还可能对寻找外星生命产生影响。

生命开始发展出代谢氧气的能力 - 即呼吸 - 在某个时候超过14.5亿年前.更大的古菌吞噬了一只较小的细菌,不知何故,细菌的新家对双方都有好处,两人呆在一起。

这种共生关系导致两种生物共同进化,最终那些嵌套在其中的细菌成为细胞称为线粒体。除了红细胞外,您体内的每个细胞都有大量的线粒体,这些线粒体对呼吸过程至关重要。

它们分解氧气产生一种称为三磷酸腺苷,多细胞生物用它来为细胞过程提供动力。

我们知道有一些适应性可以让一些生物体在低氧或缺氧条件下茁壮成长。一些单细胞生物已经进化用于厌氧代谢的线粒体相关细胞器;但是,完全厌氧多细胞生物的可能性一直是一些科学辩论的主题。

直到以色列特拉维夫大学的Dayana Yahalomi领导的一组研究人员决定重新研究一种常见的鲑鱼寄生虫,称为Henneguya salminicola.

(斯蒂芬·道格拉斯·阿特金森)

它是一种刺胞动物,与珊瑚、水母和海葵属于同一门。虽然它在鱼肉中产生的囊肿很难看,但寄生虫却无害,并将与鲑鱼一起生活整个生命周期。

隐藏在宿主体内,这种微小的刺胞动物可以在相当缺氧的条件下生存。但是,如果不观察这种生物的DNA,就很难知道它究竟是如何做到的——所以这就是研究人员所做的。

他们使用深度测序和荧光显微镜对H. salminicola 盐米尼科拉,并发现它已经失去了线粒体基因组。此外,它还失去了有氧呼吸的能力,以及几乎所有参与转录和复制线粒体的核基因。

像单细胞生物一样,它进化出与线粒体相关的细胞器,但这些细胞器也很不寻常——它们在内膜上有通常不常见的褶皱。

在密切相关的刺胞动物鱼类寄生虫中采用相同的测序和显微镜方法,鳞状粘液,被用作对照,并清楚地显示了线粒体基因组。

这些结果表明,这里最终是一种不需要氧气生存的多细胞生物。

H. salminicola 盐米尼科拉仍然是一个谜,这种损失与这些生物的整体趋势非常一致——基因简化之一。在很多很多年里,他们基本上从一个自由生活的水母祖先进入我们今天看到的更简单的寄生虫。

(斯蒂芬·道格拉斯·阿特金森)

它们已经失去了大部分原始的水母基因组,但奇怪的是,它们保留了类似于水母刺细胞的复杂结构。他们不用这些来刺痛,而是紧紧抓住宿主:从自由生活的水母需求到寄生虫需求的进化适应。你可以在上图中看到它们——它们看起来像眼睛的东西。

这一发现可以帮助渔业调整应对寄生虫的策略;虽然它对人类无害,但没有人愿意购买充满小奇怪水母的鲑鱼。

但这也是一个发现,可以帮助我们了解生活是如何运作的。

“我们的发现证实,对厌氧环境的适应并不是单细胞真核生物所独有的,而且在多细胞寄生动物中也进化了,”研究人员说解释在他们于 2020 年 2 月发表的论文中。

“因此,H. salminicola 盐米尼科拉为理解从有氧代谢到排他性无氧代谢的进化转变提供了机会。

该研究发表在PNAS项目.

本文的早期版本于 2020 年 2 月发布。

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