综述：全孢菌目（α- 变形菌纲）的进化综述：多样性、宿主相互作用以及分类重新排序为全孢菌亚目（Holosporineae subord. Nov）

这篇综述聚焦全孢菌目（Holosporales），涵盖其分类、多样性、宿主互作及进化，提出新分类建议。

　　### 全孢菌目（Holosporales）的研究背景与目的
全孢菌目是一类与真核宿主紧密关联的古老细菌，多与原生生物共生。其研究历史悠久，像 Holospora 和 ‘Caedimonas’ 早在 19 世纪末和 20 世纪 30 年代就被发现，但直到近几十年才被正式归类为一个目。该菌目可能起源于 10 亿多年前，现存成员大多与单细胞真核生物（即原生生物）共生，其与宿主的关联可能追溯到共同祖先。

全孢菌目与其他具有古老宿主关联的细菌类群（如立克次氏体目 Rickettsiales、衣原体目 Chlamydiae 和军团菌目 Legionellales）类似，被称为 “专业共生体” 。研究全孢菌目对于揭示其与其他专业共生体的进化趋同或谱系特异性特征具有重要意义，同时，其部分成员对水产养殖有经济影响，有些还与人类寄生变形虫有关，因此研究该菌目具有多方面价值。然而，目前缺乏对全孢菌目整体及其进化和功能特征的专门综述，本文旨在填补这一空白。

全孢菌目的分类学：历史概述与修订建议

全孢菌目的系统发育重建和分类观点近年来多次变化。早期，Holospora 的分类地位并不明确，基于 16S rRNA 基因序列的分子系统发育研究表明它与立克次氏体目相关，G?rtz 和 Schmidt 为此创建了 Holosporaceae 科，将其归为立克次氏体目。但后来发现一些原属于 Holosporaceae 的细菌（如 Lyticum 和 Pseudolyticum）实际上属于‘Candidatus Midichloriaceae’，还有部分细菌（如 Pseudocaedibacter 和 Tectibacter）的分类地位仍不确定。

之后，Boscaro 等人基于形态和生命周期的特征，建议将 Holosporaceae 仅限定于 Holospora 和类似细菌，其他相关细菌则被视为分类地位不确定的物种。同时，随着更多研究的开展，Hess 等人正式提出将包括多个变形虫共生体的亚谱系提升为‘Candidatus Paracaedibacteraceae’科。Ferla 等人也提出将 Holosporaceae 提升为目级分类单元。

Szokoli 等人正式重新组织了这些细菌的分类系统，将 Holosporales 描述为一个目，包含四个科，这一分类系统目前被广泛接受。但 Mu?oz-Gómez 等人的研究表明，Holosporales 实际上与 Rhodospirillales 目相关，且可能嵌套其中，他们建议将 Holosporales 降为科，其下的科降为亚科。这一修订虽未正式验证，但已被部分研究采用。

Chuvochina 等人基于基因组分类数据库（GTDB）提出了新的分类建议，将 Holosporales 成员分为三个目，同时提出了两个新的科。但该建议目前被视为非标准的异型同义词，部分原因是其系统发育推断未考虑到 Mu?oz-Gómez 等人指出的人为因素，且使用了不同的分类阈值。

综合考虑，作者认为当前全孢菌目的分类存在歧义，应基于进化和生物学意义提出新的分类建议。最可靠的系统发育基础是 Mu?oz-Gómez 等人的研究结果，即 Holosporales 嵌套在 Rhodospirillales 目内。因此，作者正式提议将 Holosporales 降为 Rhodospirillales 目的一个亚目，即 Holosporineae，同时保持其内部科的等级和组成不变。此外，根据最新的系统发育证据，作者还提议将‘Candidatus Hepatincolaceae’家族移出 Holosporineae 亚目。

全孢菌亚目（Holosporineae）的多样性及其宿主

目前已鉴定的 Holosporineae 均为细胞内细菌，主要存在于多种真核宿主中，尤其是原生生物。部分与后生动物相关的 Holosporineae，如‘Candidatus Hepatobacter’属成员，已被证实为细胞内寄生菌，而其他从宿主肠道或皮肤样本中测序得到的细菌，其细胞内关联尚待验证，也可能与微生物真核生物有关。

Holosporineae 包含三个家族：Holosporaceae、‘Caedimonadaceae’和‘Candidatus Paracaedibacteraceae’。Holosporaceae 主要与纤毛虫和其他原生生物共生，也与节肢动物有关，包含 13 个已描述的属。其中，Holospora 和 Holospora-like bacteria（HLB）组成的单系谱系较为突出，它们与纤毛虫（主要是草履虫属 Paramecium）共生，具有独特的形态功能分化和感染生命周期。分子系统发育研究表明，该谱系的一些物种在形态和分子特征上存在不一致，导致了部分物种的分类修订。

‘Caedimonadaceae’家族的宿主包括纤毛虫、甲藻和变形虫等，该家族描述的属和物种较少。‘Caedimonas varicaedens’是研究较多的成员，它能赋予草履虫宿主 “杀手特性” ，曾被归为 γ- 变形菌纲的 Caedibacter 属，后经分子系统发育研究确定其属于‘Caedimonadaceae’。‘Candidatus Nucleicultrix amoebiphila’是该家族的另一个代表，是变形虫 Hartmanella sp. 的共生体，具有感染周期。

‘Candidatus Paracaedibacteraceae’家族具有较高的系统发育多样性，包含七个属和 11 个已描述的物种。其宿主范围广泛，包括各种原生生物，如变形虫、丝足虫、纤毛虫、核形虫和裸藻等。该家族的一些成员与临床分离的变形虫有关，引发了人们对其致病性的关注。此外，该家族还包括一些未完全明确系统发育关系的分支。

宿主相互作用、基因组学与进化

全孢菌亚目与宿主之间的相互作用在机制和效应方面总体上仍知之甚少。近年来，越来越多的 Holosporineae 基因组被测序，为深入了解其功能特征和进化提供了重要依据。

Holospora 和 HLB 是研究较为深入的全孢菌亚目成员，它们具有独特的双态感染生命周期。在营养充足时，其生殖形式为短革兰氏阴性杆菌，在宿主细胞核内活跃繁殖；在饥饿或其他条件下，会分化为细长的感染形式，通过外排小泡释放到外界。感染形式可在体外存活数天，被新宿主摄取后，在宿主消化液的酸化作用下激活，通过与宿主膜运输系统和细胞骨架相互作用，进入宿主细胞核并转化为生殖形式。

Holospora 感染的分子机制尚未完全明确，一些研究鉴定出了与感染阶段相关的蛋白质，但这些蛋白质与其他生物的同源性较低。基因组学证据表明，Holospora 与宿主之间存在代谢物质的摄取关系，同时宿主也存在对感染的抗性机制。此外，Holospora 不仅对宿主有寄生作用，还能在一定程度上保护宿主免受环境压力的影响，这可能与热休克蛋白的表达增强有关。

‘Caedimonas varicaedens’因赋予草履虫宿主 “杀手特性” 而受到关注。部分细胞内的细菌会停止分裂并产生蛋白质卷曲带（R-bodies），当细菌被新宿主摄取后，R-bodies 在消化液中展开并破坏液泡膜，释放出细菌产生的毒素，导致宿主死亡。而携带‘Caedimonas’的草履虫则具有抗性，可能是因为细菌产生了解毒剂。R-bodies 及其相关的毒素和解毒剂基因通常编码在质粒或与噬菌体相关的元件上，具有水平转移的潜力。

‘Candidatus Hepatobacter penaei’是引起对虾坏死性肝胰腺炎症（NHP）的病原体，主要感染太平洋白对虾 Litopenaeus vannamei 等多种对虾和甲壳类动物。该菌在宿主肝胰腺的管状上皮细胞内繁殖，导致肝胰腺严重受损，引发多种症状，对水产养殖造成重大经济损失。其传播途径尚未完全明确，可能与微藻、其他甲壳类动物或浮游动物有关。

从进化角度来看，全孢菌亚目可能起源于自由生活的细菌，后来获得了与真核宿主相互作用的能力，可能与分泌系统和效应器的作用有关。比较基因组学研究表明，全孢菌亚目对宿主存在代谢依赖，其基因组大小存在差异，呈现出不同程度的基因组减少现象，这可能与适应宿主生活和特定的生命周期有关。此外，一些全孢菌亚目成员具有多形性，其形态变化可能与祖先的形态功能 “灵活性” 有关。

总结与展望

本文对全孢菌亚目这一广泛、多样且古老的细菌类群进行了深入综述，并基于系统发育和分类学考虑提出了新的分类修订建议。尽管近年来对 Holosporineae 的研究不断增加，但目前对其多样性、宿主范围、环境和地理分布的了解可能仍低估了其实际情况。由于其主要宿主原生生物在细菌共生研究中常被忽视，且个体生物量小，使得在环境宏基因组筛选研究中难以检测到相关细菌。

即使是研究较多的 Holospora 和‘Caedimonas’，与宿主的相互作用机制和效应也尚未完全明确，而对于该谱系的大多数其他成员，这方面的研究几乎空白。这不仅限制了我们对这一被忽视的细菌类群的科学和进化研究，也影响了对其在水生生态系统中的作用、与其他细菌类群的比较研究以及对水产养殖和人类健康潜在影响的认识。

一些 Holosporineae 对养殖甲壳类动物有直接的经济影响，部分与人类致病变形虫有关，还有些在人类相关样本中被检测到，提示其可能与人类健康存在潜在联系，这些都值得进一步深入研究。未来，随着更多基因组序列的可得性，有望揭示 Holosporineae 的多样性，阐明其与真核生物的功能相互作用，为相关领域的研究和应用提供更深入的理解。