共生的纖毛蟲和細(xì)菌有共同的祖先
纖毛蟲,就像人類一樣,被多種多樣的細(xì)菌所殖民。一些纖毛蟲和它們的細(xì)菌共生體已經(jīng)成為終生的朋友,因?yàn)閬碜圆粊砻否R克斯普朗克海洋微生物研究所的研究人員通過比較這些單細(xì)胞纖毛蟲及其來自加勒比海和地中海的細(xì)菌伴侶來證明。細(xì)菌通過氧化硫?yàn)槠淅w毛蟲宿主提供營養(yǎng)。令人驚訝的是,他們發(fā)現(xiàn)這種伙伴關(guān)系起源于一次,來自一個纖毛蟲祖先和一個細(xì)菌祖先,盡管整個海洋將采樣點(diǎn)分開。
纖毛蟲是具有多個細(xì)胞核的微小單細(xì)胞生物,并且在淡水,海洋和土壤中含量豐富。“纖毛蟲”這個名字來自“纖毛”,這種微小的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)覆蓋著這些微生物,用于運(yùn)動和將食物運(yùn)送到嘴形開口。一種著名的纖毛蟲是拖鞋動物草履蟲。在顯微鏡下,纖毛蟲的優(yōu)雅和美麗變得明顯。有些物種長得很大,肉眼甚至可以看到一滴水中的小點(diǎn)。
在他們的研究中,來自馬克斯普朗克海洋微生物學(xué)研究所的Brandon Seah及其同事描述了Kentrophoros屬的纖毛蟲之間的合作關(guān)系,這些纖毛蟲已經(jīng)失去了張口,并且它們依賴于共生的硫氧化細(xì)菌。這種共生被稱為共生,即兩個伙伴彼此依賴。
化學(xué)合成和共生作為一種策略
已知許多生物使用硫氧化細(xì)菌作為能量來源。第一個是在20世紀(jì)70年代靠近深海熱液噴口附近發(fā)現(xiàn)的。深海貽貝Bathymodiolus和管蟲Riftia是兩個例子。直到現(xiàn)在還不知道Kentrophoros的共生體是誰:它們是否與其他共生體有關(guān),還是它們是全新的細(xì)菌種類?
在他們的研究中,研究人員比較了來自加勒比海和地中海的Kentrophoros物種。研究人員發(fā)現(xiàn)了17種相互關(guān)聯(lián)的Kentrophoros,它們具有相同的基本身體計劃,即使每種都有自己獨(dú)特的特征。雖然整體外觀不同,但DNA序列分析表明,纖毛蟲均來自一個共同的祖先。對于細(xì)菌來說也是如此,這些細(xì)菌都屬于一組來自科學(xué)新手的近親。
這意味著,在數(shù)百萬年前的某個時刻,第一個Kentrophoros和這些細(xì)菌的祖先形成了多年來經(jīng)歷的伙伴關(guān)系,他們的后代現(xiàn)在遍布世界各地。“細(xì)菌共生體只生長在纖毛蟲身體的一側(cè)。一些纖毛蟲有特殊的褶皺,以增加最佳生長面積。這些纖毛蟲攜帶他們通過吞噬作用收獲的個人蔬菜補(bǔ)丁,”Brandon Seah,博士生說。馬克斯普朗克海洋微生物學(xué)研究所。
不萊梅馬克斯普朗克研究所所長Nicole Dubilier補(bǔ)充說:“我們研究的一個令人驚訝的結(jié)果是,纖毛蟲及其共生體之間的伙伴關(guān)系在很長的進(jìn)化時期內(nèi)非常穩(wěn)定和具體,可能是幾十到一個數(shù)億年。我們認(rèn)為,因?yàn)楣采w位于它們的主體外部,當(dāng)纖毛蟲通過水或沙子移動時很容易丟失,這些共生可能不像共生體生活在它們內(nèi)部那樣具體。但事實(shí)證明,合作伙伴的實(shí)際位置并不一定與他們的親密關(guān)系有關(guān)。“
議程的下一步是細(xì)菌共生體及其宿主的基因組測序。此外,培養(yǎng)纖毛蟲及其共生體將為未來研究這個共生團(tuán)隊中每個伙伴對他們的關(guān)系帶來什么貢獻(xiàn)敞開大門。
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