新发现的化能合成共生细胞器dracosphera：冷泉无板纲软体动物中的硫氧化细菌胞内共生

《Nature Communications》：A multilamellar organelle for chemosymbiosis in an aplacophoran mollusc adapted to anoxic cold seep sediment

　　

摘要

与化能自养细菌的共生关系已在许多栖息于热液喷口等还原性环境的动物谱系中演化形成，使得这些全共生体能够在黑暗生物圈中繁盛。在某些情况下，共生菌已进入细胞内，栖息于特化的菌胞中。尽管微生物共生体与真核细胞的整合在不同已知动物中存在差异，但尚未发现任何专门用于化能合成的特化细胞器。在此，我们报道一种共生模式，其中硫氧化细菌被培养于冷泉无板纲软体动物Chaetoderma shenloong的球形多层膜腔室（约12 μm）内。我们将该细胞器命名为“dracosphera”，它在C. shenloong的肥大且错综复杂的网状消化腺中普遍存在，而该物种已丧失大部分肠道。鉴于共生菌为微需氧型，而宿主栖息于地表以下数十厘米的缺氧沉积物中，dracosphera可能最大限度地减少氧气向细菌的扩散，类似于在微生物固氮菌和白蚁后肠中观察到的机制，这得到了我们的基因组和空间转录组分析的支持。已知缺氧可诱导小型底栖动物发生激进的适应性变化，例如获得氢化酶体。我们在C. shenloong中发现的类似适应性为理解此类细胞器在较大型动物中的演化提供了见解。