没有氧气你能生存吗?这种动物可以

作者:杰西琳·希尔兹|

无氧动物
寄生蛇床子的光学显微镜图像沙丁鱼,来自奇努克鲑鱼。斯蒂芬·阿特金森

三十亿年前,事情还在继续世界我们是不同的。首先,这里并不是到处都是氧气——第一批蓝藻必须找到一种依靠火山灰生存的方式二氧化碳,水和阳光。这些古老的生物生活着厌氧的,没有氧气。奇怪的是,我们今天呼吸的是他们为我们创造的大气类型,因为他们食物生产的副产品——氧气——最终超过了地球的大气。厌氧生物被迫进入地球上无氧的角落和缝隙,并保持简单和单细胞。

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它是一种动物,但没有线粒体

然而,当有一个规则时,通常会有一个例外,一群科学家已经发现了一种小型的寄生生物蛇形纲-水母的亲戚——显然不需要氧气呼吸。他们公布了他们的发现在2020年2月24日出版的《国家科学院院刊》上。

这个动物,,沙丁鱼,是一种微小的异形头寄生虫,有一条长尾,以鲑鱼和其他鱼类的肌肉组织为食。这是一个真核生物-生物体中的一员,包括你肉眼所能看到的大多数生物:动物、植物、真菌等。真核生物的细胞中含有各种各样的幻想细胞器它们更原始的对应物原核生物这些细胞器中有一种是线粒体,线粒体是一种结构,它有一个自己的微小基因组,与生物体的其他部分分开,真核细胞利用线粒体在氧气的帮助下产生能量。

但在我们称之为“真核生物”的较大群体中,有一些单细胞、非动物物种是厌氧的。它们没有线粒体,但有科学家称之为“线粒体相关细胞器”的东西沙丁鱼这是第一个动物要有这个功能。

这一切都很奇怪,但他们是怎么做到的?

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异常的演化

“人类的祖先亨内古亚几乎肯定有线粒体,”该研究的合著者斯蒂芬·阿特金森(Stephen Atkinson)说,他是美国大学的研究教授微生物学系在俄勒冈州立大学的一次电子邮件采访中。“它所有的近亲都有线粒体,因此进化到无氧生活方式和功能性线粒体的丧失似乎只是该物种最近的适应——至少我们目前所知道的!”

在典型动物的细胞中,线粒体通过多步骤利用氧气来产生化学能。研究小组发现,这种寄生虫刚刚不得不适应一个氧气非常少的环境。由于不需要线粒体,它失去了使用氧气过程中至少几个部分的遗传指令——例如,沙丁鱼它失去了线粒体基因组,而其他动物细胞需要线粒体基因组,因为它们含有使用氧气的指令。通过丢失基因组,寄生虫不必复制它不再需要的基因,从而节省了能量。

无氧动物
粉红鲑鱼感染病毒沙丁鱼,2009年在加拿大西部夏洛特女王群岛被捕获。
飞行企鹅/维基媒体共享空间

但是如果没有氧气,它怎么能生存呢?

阿特金森说:“我们假设它必须从宿主细胞中吸收与能量产生有关的分子,而宿主细胞已经完成了部分过程。”。“从主人那里偷东西是寄生的根本!”

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做动物意味着什么?

和许多重要的发现一样,这一发现完全出乎意料——研究人员希望比较两种小型寄生虫的基因组,每次他们都试图对它们的基因组进行比较沙丁鱼,事情显然很奇怪。进一步观察,他们发现它的细胞中有一个小空袋,线粒体可能曾经在那里。

阿特金森说:“这一发现表明,即使是复杂的生命也可以在无氧环境中进化成功,从而扩大了我们对“动物”含义的理解。”。“知道厌氧动物可以存在提醒我们,我们必须在其他物种中寻找这一点——也许在厌氧环境中寻找我们以前从未见过的动物。特别是对于粘液虫寄生虫的研究,这意味着我们将从现在起在其他物种中寻找不寻常或缺失的线粒体。”n、 试图发现导致线粒体功能丧失的宿主、组织和环境之间的联系,以利用厌氧代谢。”

这些寄生虫厌氧机制的发现也可能为治疗开辟新的途径,因为已经使用了针对其他厌氧寄生虫的特定药物。

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