新型双鞭毛虫(Diplonemea, Euglenozoa)及其内共生体的形态多样性研究:揭示异养鞭毛虫的未知世界

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Protist 1.9

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  本研究针对海洋异养鞭毛虫类群Diplonemids(双鞭毛虫)形态与分类学认知匮乏的问题,通过多学科技术手段描述了4个新物种(3种Rhynchopus、1种Lacrimia),修订了Rhynchopus属分类框架并建立新属Natarhynchopus,首次报道了双鞭毛虫宿主与衣原体(Chlamydiales)内共生体的关联,为理解海洋微生物生态功能及病原传播途径提供了新视角。

  

在浩瀚的海洋微生物世界中,有一类名为Diplonemids(双鞭毛虫)的异养鞭毛虫长期扮演着"神秘角色"。尽管环境DNA测序显示它们可能是地球上最丰富的真核生物类群之一,预估物种数高达数万种,但迄今仅有不到20个物种被正式描述。这种认知鸿沟源于其培养难度高、形态特征隐蔽,加之最丰富的Eupelagonemidae类群至今未实现实验室培养。更令人困惑的是,这类生物展现出诸多极端生物学特性:线粒体RNA编辑(RNA editing)效率冠绝真核生物、能高效富集锶元素、拥有独特的膜性细胞器,还普遍携带内共生细菌。这些特性使双鞭毛虫成为研究真核细胞进化与海洋生态功能的理想模型,但形态学数据的缺失严重制约了相关研究的深入开展。

捷克研究团队通过整合显微技术与分子系统学方法,对来自日本和墨西哥海域的样本展开研究。采用单细胞分离技术建立纯培养体系,结合18S rRNA基因测序构建系统发育树,运用光学显微镜、荧光显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等多尺度成像技术解析细胞超微结构,并通过分子鉴定技术表征内共生菌。

Isolation and cultivation
研究人员从日本和墨西哥海域采集水样,通过显微操作分离单个细胞建立纯培养。新分离的4个菌株分别命名为Rhynchopus asiaticus、R. granulatus、R. valaseki和Lacrimia aflagellata,其中L. aflagellata表现出独特的双阶段运动模式:营养期通过伪足滑行且鞭毛残基隐藏于鞭毛袋,分散期则转为快速游动。

Phylogenetic analysis of diplonemids
基于79个分类单元1880个位点的最大似然树分析确认新物种均属于Diplonemidae科,系统发育拓扑支持该科与Eupelagonemidae、Hemistasiidae及深海环境类群DSPD II(deep-sea pelagic diplonemid clade II)的并列关系。值得注意的是,L. aflagellata的运动特征原被认为是Rhynchopus属的独有衍征,本研究证实该特征在更广谱系中存在,促使分类学修订。

Discussion
形态学与分子数据的整合揭示了双鞭毛虫的适应性创新:L. aflagellata的运动策略可能反映其对不同生态位的适应;在R. asiaticus和L. aflagellata中分别鉴定出Holosporaceae科的Ca. Cytomitobacter rhynchopi和Simkaniaceae科的Ca. Syngnamydia medusae内共生体,后者是首例报道于双鞭毛虫的衣原体(Chlamydiales)共生关系,暗示该类群可能作为海洋鱼类病原体的传播媒介。分类学修订将Rhynchopus属拆分,建立新属Natarhynchopus以容纳形态差异显著的物种。

这项发表于《Protist》的研究突破了双鞭毛虫形态学研究的瓶颈,不仅将已知物种数量提升20%,更重要的是建立了形态-分子关联框架,为后续功能研究奠定基础。发现的内共生系统为研究原生生物-细菌协同进化提供了新模型,而衣原体共生体的发现则提出了双鞭毛虫在海洋病原传播中的潜在作用这一全新科学命题。随着更多Eupelagonemidae类群被培养,这个"微生物暗物质"宝库必将带来更多生物学惊喜。

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