《Nature》别再说线粒体来自立克次氏体了

【字体: 时间:2018年04月27日 来源:生物通

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  结果表明,任何已知的α变形菌(包括立克次氏体)都不是线粒体最亲近的亲属。相反,线粒体来自现存的α变形菌的祖先。

  

 

线粒体是最重要的细胞器,它是能量转化反应的核心。如今,线粒体是真核细胞的重要标志,几乎肉眼可见的所有生物(人类、动物、植物、真菌等)都有线粒体。所有真核细胞具有(或曾经有过)线粒体的事实表明,这些细胞器的起源可能在复杂真核生物进化中发挥了重要作用。

过去几十年的证据有力地支持了“线粒体伴随内共生进化”理论。内共生(endosymbiosis)是宿主细胞吸收原本自由生活细菌的过程。但是,有关线粒体祖先的身份,以及天然内共生的鉴定仍然争论不断。

“以前的研究证明,线粒体与α变形菌(Alphaproteobacteria)关系密切,”乌普萨拉大学博后研究学者、文章一作Joran Martijn博士说。“α变形菌谱系-线粒体的进化目前尚不清楚,不同研究指证的是根本不同的α变形菌家族。为了解真核生物起源,我们首先应揭开线粒体祖先的神秘面纱。”

部分科学家提出,线粒体可能由立克次氏体(Rickettsiales)进化而来。类似线粒体,立克次氏体也存在于真核细胞,完全依赖宿主细胞存活。最著名的家族成员是臭名昭著的引发人类斑疹伤寒的病原体,普氏立克次氏体(Rickettsia prowazekii)。

“两个主要原因导致了线粒体祖先身份缺乏共识,”通讯作者、乌普萨拉大学细胞和分子生物学系研究员Thijs Ettema说。“现存的亲属样本还未找到,甚至不确定它们是否依然存在;第二,重建线粒体进化史难度很大,非常容易产生不一致或自相矛盾的结果。”

于是,研究团队试图采取大胆的方法解开僵局。通过分析来自太平洋和大西洋的大量环境测序数据,他们设法确认了几个此前未被鉴定过的α变形菌种属。

“新发现的α变形菌基因组大大地帮助我们锁定了线粒体的定位,”Martijn说。“我们希望通过吸收更均衡的α变形菌集合,能克服此前研究遇到的一些问题。”

令人意外的是,这项研究提供了证据支持了一个线粒体的新定位,关键是,这个定位竟然不在α变形菌之中。

结果表明,任何已知的α变形菌(包括立克次氏体)都不是线粒体最亲近的亲属。相反,线粒体来自现存的α变形菌的祖先。

“我们怀疑,现今比较流行的’立克次氏体祖先论’是方法上的人工赝品,”Martijn解释道。“线粒体和立克次氏体在非常相似的条件下进化而来,所以它们的进化和测序模式即独立又相似。反过来,这个思路可能也有助于我们确定真正的线粒体祖先。”

该研究未能鉴定出线粒体祖先的现存亲属。“当然,我们也很失望,”Ettema说。“也许我们找错了地方。我们只专注海洋水域,因为它们之中含有大量未经鉴定的α变形菌。”

Ettema和他的团队将继续寻找线粒体的亲属,它的起源是理解复杂生命起源的关键。“如果它仍然存在,我相信总有一天我们会找到它们。”

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原文检索:Deep mitochondrial origin outside the sampled alphaproteobacteria

(生物通:伍松)

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