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为解决旋口虫属物种难以鉴定及系统发育关系不明的问题，韩国蔚山大学等机构研究人员开展相关研究，揭示了该属物种的隐藏隐秘性，明确了进化关系，为研究提供新见解。
在微观的单细胞生物世界里，旋口虫属（Spirostomum）的成员们就像一群神秘的 “小居民”。它们生活在淡水和微咸水中，身形细长，如同微小的蠕虫，长度在 150 - 4000μm 之间。别看它们个头小，在生态系统中却有着重要的地位，是水生和陆地食物网的关键一环，而且还是研究各种生物学现象的理想模型生物。比如，它们在低氧环境下会采用一种特殊的代谢途径 —— 醌依赖途径进行厌氧富马酸还原，同时，还能与细菌、真核生物等形成有趣的内共生关系，为研究生物间的共生奥秘提供了绝佳样本。
然而，长期以来，旋口虫属的研究一直面临着诸多挑战。由于缺乏明显的形态特征，准确鉴定它们的物种成为了一个棘手的难题。过去，科学家们尝试用形态学特征和少数几个基因来解决这个问题，但效果不佳。比如核核糖体 RNA 基因序列，它所携带的系统发育信号不足，无法清晰地揭示物种界限；而基于线粒体细胞色素 c 氧化酶亚基 1（CO1）基因的研究，虽然发现了一些物种可能存在隐存种的线索，但仍然无法准确界定物种和理清它们之间的进化关系。这些问题就像一团团迷雾，笼罩着旋口虫属的研究领域，让科学家们难以看清这个微观生物群体的真实面貌。
为了驱散这些迷雾，来自韩国蔚山大学（University of Ulsan）、美国史密斯学院（Smith College）等多个机构的研究人员，在 Shahed Uddin Ahmed Shazib 的带领下，踏上了探索旋口虫属奥秘的征程。他们开展了一项深入的研究，旨在利用单细胞转录组数据，结合先进的分析方法，重新绘制旋口虫属的进化蓝图，明确物种界限。这项研究成果意义重大，不仅有助于我们更深入地理解旋口虫属的进化历程，还为整个单细胞生物的系统发育研究提供了新的思路和方法，就像为微观生物进化研究点亮了一盏明灯。该研究成果发表在《BMC Ecology and Evolution》期刊上。
在研究过程中，研究人员采用了一系列先进的技术方法。首先是样本处理，他们从韩国和美国的淡水及微咸水环境中采集样本，通过显微镜观察筛选出单个旋口虫细胞，并进行分离、清洗和培养。接着，利用单细胞转录组测序技术（scRNA - seq），对 25 个旋口虫样本进行全转录组扩增，获得高质量的转录组数据。对于数据处理，他们使用了多种生物信息学工具，如 FastQC 评估测序质量，BBTools 修剪和过滤数据，rnaSPAdes 进行转录组组装等。此外，还通过构建系统发育树和网络分析等方法，深入探究旋口虫属的进化关系和物种界定。
下面来看看具体的研究结果：
- 转录组扩增及 rRNA 基因构建：研究人员运用 SMART - Seq V4 试剂盒和 Smart - seq2 两种方法对 25 个样本进行转录组扩增，发现两种方法效果相似。同时，他们尝试从高通量测序（HTS）数据中构建核 rRNA 基因，比较了多种映射软件，结果显示 HISAT2 和 Bowtie 2 配合质量分数为 40 的 reads 在构建 rRNA 基因时效果最佳1。
- 系统发育树构建：通过构建核 rRNA 基因、CO1 基因的系统发育树以及进行基于串联和溯祖的系统发育分析，研究发现旋口虫属可分为两个主要分支，分别对应念珠状和紧凑状的大核形态。但部分物种的单系性存在争议，如 S. minus 和 S. teres 在不同分析中的单系性结果不一致，且 CO1 基因序列分析表明一些形态种内存在较高的遗传多样性，暗示可能存在隐存种234。
- 物种界定及进化关系分析：基于多物种溯祖模型（MSC）的分析，研究人员确定了 12 个假定物种，进一步支持了部分物种存在隐存种的观点。同时，研究还揭示了一些物种之间的进化关系，比如 S. caudatum 是第二分支中的早期分支谱系，S. yagiui 与 S. teres 形成姐妹关系等255。
在研究结论与讨论部分，研究人员通过转录组数据和系统发育分析，清晰地勾勒出了旋口虫属物种间的进化关系，有力地支持了之前的假设。研究证实，具有念珠状和紧凑状大核的旋口虫属物种分别形成不同的分支，并且首次在 37 个旋口虫样本的 scRNA - seq 数据上测试了 BPP 中实施的 MSC 模型，发现三个不同的 S. minus - like 物种和 S. teres 包含多个不同的谱系。此外，更广泛的分类单元采样揭示了 S. ambiguum 和 S. subtilis 中的隐存种。这些结果表明，转录组数据结合基于 MSC 的方法是推断单细胞真核生物系统发育树和界定物种的有力工具，为未来深入研究单细胞生物的进化和分类奠定了坚实的基础，也为相关领域的研究开辟了新的方向。
