真核生物的起源被认为是生物学中最大的谜团之一:根据目前的理论,两种原核生物,即所谓的阿斯加德古菌和细菌,被认为是融合的。据说细菌已经发展成为线粒体。由于线粒体的存在,这个真核生物祖先有足够的能量发展成今天已知的更复杂的细胞。

研究小组发现不可能的单细胞生物

此类复杂真核生物的一个决定性特征是胞吞作用,即吞噬其他细胞的能力。然而,迄今为止,原核细胞在能量上不可能具备胞吞作用,因为线粒体的能量来源被认为是实现胞吞作用不可或缺的。

然而,耶拿大学的一个研究小组发现了可以吞噬其他细胞的原核细菌。该团队在科学期刊《mBio》上报道了这一惊人发现。

浮霉菌:“不可能”的原核生物

十多年来,Christian Jogler 教授及其团队一直在寻求一种不同的方法来解释真核生物。研究人员专注于原核生物浮霉菌群,这是一种非常不寻常的细菌,由于其不寻常的细胞生物学,一些科学家认为它们是真核生物的潜在祖先。

“从细胞生物学的角度来看,两种不同的原核生物‘融合’成一种真核生物的想法对我来说似乎是不可理解的,”这位在耶拿大学微观宇宙平衡卓越集群进行研究的微生物学家解释道。“以前从来没有人观察到过这样的现象,而且由于膜结构和分子机制不同,这种杂交可能不具备可行性,”乔格勒补充道。

微生物猎手

2014年,乔格勒教授的团队在波罗的海的海利根达姆发现了新的浮霉菌,这为真核生物的浮霉菌起源提供了论据。“这些细菌会改变形状,在表面‘行走’并相互流动。”

日本白鸟隆(Takashi Shiratori)领导的团队在2019年也发现并描述了类似的浮霉菌。这些微生物甚至会吃掉其他细菌,这似乎推翻了原核生物由于能量原因无法进行内吞作用的理论。

“说实话,我一开始并不相信白鸟博士,”乔格勒说。因此,他和他的团队最初试图推翻原核生物内吞假说。然而,经过一年的深入研究,研究人员不再怀疑白鸟博士研究结果的准确性。

在他们现在发表的论文中,他们介绍了一种从北海分离并鉴定的类似生物:Uabimicrobium helgolandensis。这些原核生物也以其他细菌为食,因此这些生物根本不应该存在。研究人员给这组不寻常的浮霉菌取了一个恰当的名字“猎物细菌”。

“通过对 Uabimicrobium helgolandensis 的基因组进行测序,我们还能够对猎物细菌吸收的分子机制提出新的假设,”Jogler 解释道。

他将捕食性浮霉菌视为微生物始祖鸟,是原核生物和真核生物之间的桥梁生物,并坚信浮霉菌在真核生物发生过程中发挥了作用,甚至可能在生命起源中发挥了作用。