韩国淡水厌氧纤毛虫新发现：基于形态学与分子系统学的Tropidoatractus两新种鉴定及其系统发育研究

本研究首次报道了Tropidoatractidae科的两个淡水新种——Tropidoatractus songi和T. rostrum，通过形态学与18S rRNA基因系统发育分析揭示了其独特的分类特征（如双列口侧膜diplostichomonad paroral membrane），为厌氧纤毛虫（Armophorea: Metopida）的物种多样性及进化研究提供了关键证据。

　　

引言：厌氧纤毛虫的研究意义与分类背景

氧气虽在多数纤毛虫代谢中起核心作用，但大量纤毛虫物种能在低氧或无氧环境中繁衍。厌氧纤毛虫广泛分布于土壤、水生沉积物和胃肠道等多种缺氧环境，其分类学和系统发育研究长期滞后于好氧类群。近年来，随着对线粒体相关细胞器（MRO）和原核生物内共生现象的深入研究，厌氧纤毛虫已成为热点模型类群。

Metopida目作为Armophorea纲中物种最丰富的类群，包含Apometopidae、Metopidae和Tropidoatractidae三个科。Tropidoatractidae科由Tropidoatractus和Palmarella两属构成，目前仅有5个已描述物种。该科成员具有扁平的口前穹顶、脊间隆起、稀疏体表纤毛等鉴别特征，系统发育分析显示其形成单系群，位于Metopida目的基部位置。

材料与方法：多学科整合的分类学研究

本研究于2023年9-10月分别从韩国蔚山（35°31′51.3″N, 129°15′22.6″E）和济州岛（33°28′18.4″N, 126°25′36.2″E）的淡水池塘沉积物中采集样本。采用活体观察、微分干涉对比（DIC）显微技术和protargol银染法进行形态学鉴定，通过卡尔蔡司AxioVision 4.8软件进行测量分析。

分子生物学研究采用RED Extract-N-Amp Tissue PCR Kit提取DNA，使用真核生物通用引物EukA/EukB扩增18S rRNA基因。系统发育分析包含103条序列，采用MAFFT进行多序列比对，使用IQ-TREE进行最大似然法（ML）分析，MrBayes进行贝叶斯推断（BI），模型选择分别基于AIC准则的GTR+F+R6和GTR+I+G模型。

结果：两个新种的形态学与分子鉴定

Tropidoatractus songi新种的特征

种名致敬中国纤毛虫分类学家宋微波教授。活体尺寸70–95 × 35–50 μm，弓形体型，右侧强烈凸起，左侧近乎平直。口前穹顶具黑色颗粒聚集，细胞质含两种内共生原核生物：杆状（5–16 × 1–1.5 μm）和针状（4–6 × 0.3–0.5 μm）。皮层颗粒无色，在体动基列间形成11–13条斜向排列的周边缘带。双列口侧膜结构显著，外排（PM1）长21 μm，内排（PM2）长10 μm。

银染显示体动基列16–22条，口前穹顶动基列6–9条，假列29–44条。大核球形（直径24 μm），小核相邻（4 μm）。围带条纹占体长38%，由5排假列组成，第1-3排紧密排列，第3-5排间距较宽。

Tropidoatractus rostrum新种的特征

种名源自其喙状口前穹顶结构。活体尺寸90–150 × 30–40 μm， elongated ellipsoidal体型，后端平截。最显著特征为口前穹顶边缘呈深色喙状突起。大核宽椭球形，紧密伴随杆状内共生原核生物，皮层颗粒稀疏不规则（1-2列）。双列口侧膜外排长22 μm，内排长13 μm。

银染显示体动基列14–20条，口前穹顶动基列7–12条，假列25–38条。围带条纹恒由5排组成，第4-5排两端较短，第1-3排与第4-5排间存在明显间隙。

分子系统发育与遗传分化

18S rRNA基因序列分析显示，Tropidoatractus属形成高支持度的单系群（ML/BI:95/0.89）。T. songi（登录号PX354651）与环境序列PP274975形成姐妹群（94/0.74），遗传距离0.0507（79个核苷酸差异）。T. rostrum（登录号PX354652）与T. spinosus（MG896717）以全支持度聚枝，但遗传距离达0.0809（121个核苷酸差异），结合形态差异支持其新种地位。

Tropidoatractidae科明确分为Tropidoatractus和Palmarella两个高支持度支系（96/0.99），位于Metopida目基部，与Clevelendellida+Metopidae+Apometopidae支系明显分离。环境序列AY179985、AY256331等聚集于Palmarella分支，而AB252766虽来自盐水环境却 basal 于Tropidoatractus属，提示生境耐受性可能超出原有认知。

讨论：分类学意义与系统发育新见解

两个新种通过体型特征（弓形vs. elongated ellipsoidal）、口前穹顶形态（吻状vs.喙状）、皮层颗粒排列（11–13规则列vs.1–2不规则列）、内共生体分布等形态特征明显区别于已知物种。特别是双列口侧膜的发现，修订了该属原有的单列口侧膜（stichomonad）特征界定。

与近缘种比较显示：T. songi区别于T. levanderi的更大体型（70–95 μm vs. 50–70 μm）和更多体动基列（16–22 vs. 5–14）；区别于T. ariella的更多口器膜（16–20 vs. 5–10）和假列（29–44 vs. 8–10）；区别于T. acuminatus的缺乏尾状末端和更少穹顶动基列（6–9 vs. 5–6）。T. rostrum则以其独特的喙状结构和内共生体关联大核现象区别于所有已知种。

分子系统发育揭示了Tropidoatractidae科的深层进化关系，环境序列的混杂分布表明生境特征可能不是属级划分的绝对标准（如Metopus属的广盐性现象）。未能培养建株限制了超微结构和生理生化研究，后续研究需结合转录组学深入分析其MRO功能和内共生机制。

结论

本研究通过整合形态学与分子系统学方法，揭示了Tropidoatractidae科在两个韩国淡水新种中的形态多样性和系统发育关系，证实了双列口侧膜作为重要分类特征的价值。遗传距离与形态差异的一致性支持新种的有效性，环境序列的系统发育位置提示需重新评估生境特性在分类中的权重。该研究为厌氧纤毛虫的生物多样性研究和进化生物学提供了新的重要案例。