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线粒体起源新说
文/admin      2016/09/23

美国弗尼吉亚大学的两名研究人员认为,线粒体的前身很可能是一种寄生菌。

就连初中生都知道,线粒体是“细胞的能量工厂”,这一细胞器的起源可追溯到约20亿年前。尽管科学家在19世纪就发现了这些供能者,但关于它们是如何进化成细胞的重要器件的,仍没有一致的说法。

线粒体的祖先是一种非寄生性细菌,被另外一种单细胞生物摄入体内。大多数生物学家认为,该细菌有利于宿主:其中一种假说是,线粒体的前身,也就是那些细菌,能提供氢,帮助宿主细胞产生能量。另一些研究者则认为,20亿年前,当大气中的氧含量激增时,厌氧细胞需要这些细菌清除掉大气中的氧,因为氧气对厌氧细胞来说就像是毒药。不管怎样,它们共处得相当和谐,以至于最终发展成相互依存的长期关系。

根据最新的一种线粒体进化树,美国弗尼吉亚大学的吴旻(Martin Wu)和王璋(Zhang Wang)分析了线粒体的进化过程,提出了一种新的可能性:线粒体的前身很可能是一种寄生菌。通过分析与细胞器亲缘关系最接近的现存细菌的基因组,吴旻和王璋构建出了这种新型的线粒体进化树。通过这些DNA数据,吴旻推断,线粒体与如今的病原体“立克次体”(Rickettsiales)具有相同的祖先,均由一种古细菌演化而来,这种古细菌会产生一种能窃取宿主能量的蛋白质。然后,在进化过程中的某一阶段,寄生菌失去了“偷窃”基因,却获得了另外一种能为宿主提供能量的基因,从而具备了如今线粒体所具有的功能。两位研究人员的研究成果刊登在2014年10月的《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)期刊上。

不过,其他科学家对这篇论文的结论持反对意见。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校研究线粒体起源的丹尼斯·瑟西(Dennis Searcy)表示,两位作者在得出线粒体起源于“立克次体”这一结论时,对进化树的解释是错误的。这一错误的推断显然会导致错误的分析结论。加拿大戴尔豪斯大学研究线粒体进化的迈克尔·格雷(Michael Gray)认为,细胞器进化得太快,我们很难确定线粒体应该放在进化树的哪一分支上。

吴旻坚持认为,在这项研究中,他们已经尽可能地减少了错误,但他也承认,在指明线粒体的起源关系时还需要一个更好的模型。他说:“显然,我们还要做更多的工作,进化树上也有诸多空缺等着我们去填补。

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