盛年不重来,一日难再晨。及时当勉励,岁月不待人
——陶渊明《杂诗》
这是地球上第一个被证实没有线粒体基因组和无法呼吸的动物。
当一种名叫Henneguya salminicola(暂译“鲑居尾孢虫”)的寄生虫将它的孢子植入一种美味的鱼体内时,它并没有屏住呼吸。这是因为salminicola是地球上唯一已知的不会呼吸的动物。
科学家对地球上所有其他多细胞动物的DNA排序后都发现了呼吸基因组(线粒体基因组)。但根据2月24日发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的一项新研究,H. salminicola的基因并没有。
对这种生物的显微和基因组分析显示,与其他所有已知的动物不同,H. salminicola没有线粒体基因组-这是储存在动物线粒体中很小但至关重要的DNA部分,它包括负责呼吸的基因。
虽然这种缺失是生物学上的第一次,但对于这种古怪的寄生虫来说,这是一种奇怪的特性。和许多来自粘虫纲的寄生虫一样,H. salminicola一度看起来更像它的水母祖先,但逐渐进化到几乎没有多细胞特征。
寄生虫H. salminicola的孢虫在显微镜下游动。这些外来的“眼睛”实际上是毒刺细胞,是这种生物没有进化掉的为数不多的特征之一。
“他们失去了组织、神经细胞、肌肉,所有的一切,”研究报告的合著者、以色列特拉维夫大学的进化生物学家Dorothee Huchon告诉Live Science。“现在我们发现他们已经失去了呼吸的能力。”
Huchon说,这种基因萎缩可能对H. salminicola等寄生虫构成优势,它们通过尽可能快和频繁的繁殖而茁壮成长。Myxozoans动物的基因组是动物王国中最小的,这使得它们非常有效。虽然H. salminicola相对来说是低等级的,但是家族中的其他寄生虫已经感染并消灭了整个渔业种群,Huchon说,这使得它们对鱼类和商业渔民都是一种威胁。
当你看到白色的气泡从鱼肉中冒出来的时候,其实可能是H. salminicola的一串单细胞。(感染了H. salminicola的鱼据说患有“木薯病”(tapioca disease))在显微镜下观察,这些孢子看起来像带蓝色的精子细胞,有两条尾巴和一对椭圆形的,像外星人的眼睛。
H. salminicola孢虫在荧光显微镜下发光。在荧光显微镜下,每个小沙棘孢子的细胞核都是绿色的。
这些“眼睛”实际上是带刺的细胞,Huchon说,它们不含毒液,但在需要时帮助寄生虫抓住寄主。这些带刺的细胞是H. salminicola在进化过程中没有放弃的唯一特征。
“动物一直被认为是多细胞生物,有很多基因,进化得越来越复杂,”Huchon说。“在这里,我们看到了一种完全相反的生物。它们几乎进化成了单细胞生物。”
那么,如果没有呼吸,salminicola如何获得能量呢?研究人员并不完全确定。据Huchon说,其他类似的寄生虫也有可以直接从它们感染的宿主体内输入ATP获取蛋白质的能力(基本上是分子能量)。salminicola可能也在做类似的事情,但需要进一步研究这种奇怪生物的基因组后才能找到答案。
注:大众所熟悉的天不怕地不怕的水熊虫是需要通过水膜吸收氧气的。
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