首次发现“不需要氧气的动物”!( 二 )


真核细胞比原核细胞结构复杂很多 , 其中不仅有各种膜结构形成的内膜系统 , 还分化出了分工不同的多种细胞器 , 体积可达原核细胞的一万倍 。 几乎所有的多细胞生物 , 包括常见的动植物等都是由真核细胞构成的真核生物 。 真核细胞中 , 线粒体是与呼吸作用最有关联的细胞器 , 呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行 。 如果我们把真核细胞比作一台汽车 , 那么线粒体扮演的角色就是发动机 , 发动机驱动汽车的过程就是细胞进行呼吸作用 , 为自身提供能量的过程 。 而依据发动机种类的不同 , 需要添加的燃料(要不要加氧气)也有所不同 , 这就是所谓的有氧呼吸和无氧呼吸 。
真核细胞与原核细胞的对比 , 来源:公有领域

多细胞厌氧动物——意料之外的大发现
鲑居尾孢虫是一种常见的海洋寄生虫 , 在大西洋鲑、粉红鲑、鳟鱼等鱼种中均有发现 。 早在19世纪末 , 人类就观察到了这种寄生虫 。 它虽然属于真核生物 , 但身体构成极为简单 , 只有区区不到十个细胞 。 当鲑鱼被其感染时 , 通常在肌肉表面可以看到乳白色斑点 。 人们发现 , 尽管受到该寄生虫影响的鱼肉外观看起来不怎么样 , 但是食用后对身体也并没有什么害处 , 因此一直没有给予特别的关注 。
鲑居尾孢虫寄生于三文鱼体内后形成的白点(包囊) , 其中充满微小的虫体 , 来源:Michal Maňas

然而 , 最近以色列特拉维夫大学动物学家Dayana Yahalomi的研究小组却发现了一个惊人的秘密——鲑居尾孢虫不含有线粒体DNA(一些位于线粒体内的DNA , 与细胞核内DNA不同源)
这到底意味着什么呢?
我们在前面提到 , 线粒体是真核细胞呼吸作用中必不可少的细胞器 。 以色列科学家们最初感兴趣的问题是 , 这种寄生虫存活的环境显然缺乏氧 , 那么它们是如何进行呼吸作用的呢?
显然 , 回答这个问题最直接的方式就是研究它们的线粒体 。
但当他们尝试分析鲑居尾孢虫的线粒体DNA , 以揭示该寄生虫在鲑鱼肌肉内的低氧情况下如何进行呼吸作用时 , 却发现了相当不寻常的情况 。 尽管在该寄生虫体内找到了形似线粒体的器官 , 但线粒体DNA却始终无法提取 , 这让陷入困境的研究小组更加百思不得其解 。
通过与进化关系相近的物种进行基因序列对比之后发现 , 鲑居尾孢虫竟然不存在线粒体DNA 。 此外 , 更详细的研究显示 , 它甚至缺乏普通生物中本该存在的与线粒体DNA转录和复制相关的基因 。
目前 , 科学家尚不完全清楚鲑居尾孢虫的生活方式 , 但真核生物没有线粒体 , 就不可能进行有氧呼吸 。 研究人员认为 , 他们有可能通过窃取宿主鲑鱼的三磷酸腺苷(ATP)并将其用作自己的能源来维持生存 。 ATP又被称为“生物能源” , 是细胞在进行呼吸作用过程中产生的一种能量载体 , 它在生物体内物质的代谢和合成中起着重要作用 。
该研究小组在论文中指出:“我们的研究表明 , 不仅单细胞真核生物 , 一些多细胞生物和寄生虫也正在朝适应无氧环境的方向进化 。 ”但是关于这种进化的原理和动机目前并不清楚 。

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