今天所有的衣原体都生活在从变形虫到动物的宿主细胞内。来自维也纳大学和瓦赫宁根大学与研究中心的一组科学家发现，衣原体的祖先可能已经生活在宿主细胞内，但感染变形虫的衣原体后来以细胞内细菌意想不到的方式进化。发表在《自然微生物学》( Nature Microbiology ) 上的这项研究是了解内共生细菌(包括人类病原体)的出现和进化的重要一步。

衣原体扩展了我们对细胞内细菌如何进化的看法

衣原体以人类病原体沙眼衣原体而闻名，但这组细菌在 10 亿多年前就进化了——甚至比第一批动物早得多。然而，今天发现的所有衣原体都生活在从小型变形虫到动物细胞的范围广泛的宿主体内。但是，自 20 年前首次对衣原体基因组进行测序以来，科学家们一直感到困惑的是，虽然感染动物的衣原体与其他内共生体的基因组较小，但感染变形虫的基因组较大，更类似于自由生活的细菌。然而，由于难以在实验室中培养这些微生物，对这种多样化细菌群进化的研究受到了阻碍。

Matthias Horn(维也纳大学)和 Thijs Ettema(瓦赫宁根大学与研究中心)周围的团队可以解决这个问题：“我们最近才获得直接从环境样本中对基因组进行测序的能力，以探索衣原体多样性的广度，”解释说研究人员。有了这些新数据，他们随后追溯了衣原体的进化。使用最先进的计算方法，他们重建了所有已知衣原体的最后共同祖先的基因组。研究人员发现，“这种已灭绝的微生物具有成为内共生体所需的所有基因。即使是当今对衣原体动物病原体很重要的基因也可能已经存在。” 这意味着衣原体已经感染宿主细胞超过十亿年的进化史。

然而，令他们惊讶的是，研究小组还发现感染变形虫的衣原体只是在后来才获得许多代谢基因，尽管内共生体与其他细菌交换基因的机会较少。“我们的结果表明，一些衣原体发生的基因交换比内共生体预期的要多，”作者解释说，“包括关键代谢基因的获得”。

这一结果挑战了我们对内共生体进化的看法。但研究人员也提出了这个难题的解决方案：“当你考虑这些衣原体生活的环境时，这并不奇怪：变形虫通常拥有多种内共生体并以自由生活的细菌为食，因此周围还有其他微生物增加可及基因池。此外，大多数衣原体在不同宿主之间移动，暴露于不断变化的环境可以解释为什么这些内共生体可能有益于保留甚至获得额外的代谢基因。”

科学家们很想知道这种内共生进化模式是否更为普遍。无论如何，这项研究是了解内共生细菌(包括人类病原体)的出现和进化的重要一步。