体积电子显微镜技术揭示了细菌与宿主线粒体之间的内共生关系

《Communications Biology》：Volume electron microscopy reveals bacterial endosymbiosis within host mitochondria

　　

摘要

细菌内共生体可以栖息在某些真核细胞的特定结构中，但它们与线粒体的直接关联至今仍知之甚少。我们采用了一种多尺度体积电子显微镜（vEM）技术，从整个细胞的重建到亚纳米级的电子断层扫描，研究了两种系统发育上不同的真核生物的线粒体：蜱虫Ixodes ricinus和海洋原生生物Diplonema japonicum。研究发现，I. ricinus的母系传递共生体Midichloria mitochondrii能够侵入宿主线粒体的晶体内空间，导致线粒体嵴扩张超过60倍，个别线粒体嵴的宽度甚至超过了1微米。在D. japonicum中，我们观察到了与宿主线粒体的阶段性内共生相互作用，包括线粒体膜完全包裹共生体的现象。为了描述细菌在线粒体内或与线粒体紧密结合的状态，我们提出了“mitobiosis”这一术语。这些发现共同表明线粒体为内共生细菌提供了生存环境，并强调了vEM技术在揭示隐秘的细胞器-微生物相互作用方面的强大作用。