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研究人员为探究纤毛虫与环节动物的生态进化关系,对三种无口纤毛虫重新研究,明确了其演化历程及与宿主的关联。
在奇妙的微观世界里,纤毛虫作为真核微生物中极为多样的类群,其演化历史可追溯到十亿多年前的元古代。在漫长的岁月中,约三分之一的纤毛虫选择与其他生物共生,其中,环节动物的消化道就成为了多种纤毛虫的 “家园”。无口纤毛虫(Astomatia)更是其中的 “大户”,它们生活在从海洋到淡水,再到陆地的各类环节动物消化道内。然而,目前人们对淡水寡毛纲动物体内无口纤毛虫的分类和系统发育了解甚少。为了填补这一知识空白,深入探究纤毛虫与环节动物之间的生态进化关系,来自斯洛伐克 Comenius University in Bratislava 的研究人员 Tomá? Obert、Tengyue Zhang 等人开展了相关研究,其成果发表在《Marine Life Science 》。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集与形态分类方面,他们从斯洛伐克西部三个地点采集了宿主寡毛纲动物,通过形态学和分子手段对其进行鉴定,随后解剖消化道分离纤毛虫,并利用多种显微镜观察方式和染色技术研究纤毛虫的形态结构。在分子研究上,对分离的纤毛虫进行 DNA 提取、特定基因的 PCR 扩增及测序。最后,运用多种生物信息学方法构建系统发育树和系统发育网络,以此确定纤毛虫的系统发育位置 。
研究结果主要包含以下几方面:
- 新序列特征:研究人员对三种无口纤毛虫(Hoplitophrya secans、Mesnilella clavata 和 Buchneriella criodrili)的多个基因序列进行分析,发现线粒体 16S 和 COI 基因的种间差异大、种内差异小,是理想的 DNA 条形码。
- 系统发育分析:基于 18S rRNA 基因构建的系统发育树显示,无口纤毛虫亚纲具有单系性,但基部关系未完全解析。通过多种拓扑测试,确定了部分类群的单系起源及演化关系。SIMMAP 分析表明,无口纤毛虫的共同祖先在古生代约 3.3 亿年前定植于多毛纲动物消化道,之后逐渐扩散到其他宿主。
- 纤毛虫分类:对三种纤毛虫进行了详细的分类学研究,明确了其同义名、重新指定了新模标本,并给出了基于新模标本的改进诊断特征,同时确定了它们的模式产地、模式宿主和模式材料。
研究结论和讨论部分意义重大。生态进化关联方面,研究证实无口纤毛虫与环节动物在漫长的演化过程中紧密相连。它们起源于海洋,随着环节动物的演化逐渐扩散到淡水和陆地,且宿主的栖息地转变与无口纤毛虫的演化路径高度契合,反映出两者在时空上的紧密联系。在分类和命名方面,研究对三种纤毛虫的分类地位进行了准确界定,纠正了以往研究中的错误鉴定,为后续相关研究提供了可靠的分类学依据。这不仅丰富了人们对无口纤毛虫多样性的认识,也为进一步探究纤毛虫与宿主之间的相互作用、协同演化等问题奠定了坚实基础,对推动整个生物多样性和生态进化领域的研究有着重要的意义。