没有氧气你能存活吗?但发现的这种动物就可以!

30亿年前,地球上的环境与现在大不相同。那时到处都没有氧气—第一个蓝细菌必须找出一种依靠火山二氧化碳,水和阳光生活的方法。所以这些古老的有机体生活在厌氧的环境中。奇怪的是,我们今天所呼吸的大气类型是它们为我们所创造的,因为其食物生产的副产物氧气最终覆盖了大气。厌氧生物被迫进入地球的无氧角落和缝隙,并保持简单和单细胞状态。

是一种动物,但没有线粒体

在《美国国家科学院院刊》发表的一篇 章显示,一组科学家发现了一种小型的寄生刺胞动物——水母的近亲——不需要氧气来呼吸。

这种动物叫Henneguya salminicola,是一种微小的、具有类似外星人头的寄生虫,有一条长长的尾巴,以鲑鱼和其他鱼类的肌肉组织为食。它是一种真核生物,属于广泛生物大类的一员,包括你肉眼所能看到的大多数生物:动物、植物、真菌等。真核生物的细胞含有各种奇特的细胞器,而原核生物则没有这些细胞器。这其中一个细胞器就是线粒体,这个结构本身就有一个很小的基因组,与生物体的其他部分分离,真核细胞利用它在氧气的帮助下产生能量。

但在我们称之为“真核生物”的较大类群中,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。Henneguya salminicola是第一个具有此功能的动物。

这确实很奇怪,怎么会这样呢?

一种异常的进化

研究合著者、俄勒冈州立大学微生物学系研究教授斯蒂芬·阿特金森说:“Henneguya salminicola的祖先几乎肯定有线粒体,它的所有近亲都有线粒体,而进化到无氧生活方式和功能性线粒体的丧失似乎是该物种最近的一次适应——至少我们目前所知是这样的!”

在典型动物的细胞中,线粒体以多步过程利用氧气来产生化学能。研究小组发现,这种寄生虫只适应一个氧气非常少的环境。不需要线粒体,也就意味着失去了使用氧气过程中至少几个部分的遗传指令——例如,Henneguya salminicola就失去了它的线粒体基因组,而其他动物细胞则需要线粒体基因组,因为它们含有使用氧气的指令。通过丢失基因组,寄生虫不必为不再需要的东西复制基因,从而节省能源。

但是它怎么能在没有氧气的情况下生存呢?科研人员认为:我们假设它必须从宿主细胞中吸收与能量产生相关的分子,而宿主细胞已经完成了部分过程。从宿主那里偷东西是寄生的根本!

这种动物存在意味着什么?

和许多重要发现一样,这一发现完全出乎意料——研究人员希望对两种小型寄生虫的基因组进行比较,但每次他们试图运行Henneguya salminicola的基因组时,显然有些事情非常奇怪。他们进一步观察,发现它的细胞内有一个小的空袋子,里面可能曾经有线粒体。

这一发现表明,即使是复杂的生命也可以在没有氧气的环境中进化成功,从而扩大了我们对‘动物’的理解。知道无氧动物的存在提醒我们,我们必须在其他物种中注意这一点——也许可以在无氧环境中寻找我们以前从未见过的动物。特别是对于黏液虫寄生虫的研究,这意味着我们将从现在开始寻找其他物种中不寻常或缺失的线粒体,试图发现宿主、组织和环境之间的联系,这些联系会导致线粒体功能丧失,从而利用厌氧代谢。

在这些寄生虫中发现厌氧机制也可能为治疗开辟新途径,因为特定药物已被用于靶向其他厌氧寄生虫。

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