研究人员重新定义了细胞巨头的起源
在自然出版的一项新研究中,由瑞典乌普萨拉大学领导的一个国际研究小组提出了线粒体的新进化起源 - 也被称为“细胞的发电站”。线粒体是能量转换细胞器,它们在地球上复杂细胞生命的出现中发挥了关键作用。
线粒体是必需的细胞器,以燃料电池的能量转换反应而闻名。线粒体代表真核细胞的重要标志 - 这些包括所有复杂细胞类型,包括动物,植物,真菌等 - 基本上所有多细胞生物。所有真核细胞都具有(或曾经有)线粒体的事实表明这些细胞器的起源可能在复杂的真核细胞的进化出现中发挥了重要作用。过去几十年的证据强烈支持线粒体通过内共生进化,这是一种宿主细胞摄取自由生活细菌的过程。然而,线粒体祖先的身份以及内共生的性质是激烈争论的主题。
“以前的工作提供了强有力的证据,证明线粒体与称为Alphaproteobacteria的细菌群有关,”乌普萨拉大学的博士后研究员,该研究的第一作者Joran Martijn说。“从哪个alphaproteobacterial谱系线粒体进化尚不清楚 - 不同的研究指出了完全不同的alphaproteobacterial群。为了解线粒体的起源,还有真核生物的起源,了解线粒体祖先的身份至关重要。”
一些科学家提出,线粒体是从立克次氏体进化而来的,立克次氏体是一种寄生的细菌,与线粒体一样,生活在真核细胞内,通常完全依赖宿主细胞生存。其最着名的成员,立克次氏体(Rickettsia prowazekii),是一种臭名昭着的人类病原体,可引起斑疹伤寒。
“我们认为,对于线粒体祖先的身份缺乏共识有两个主要原因,”乌普萨拉大学细胞与分子生物学系研究员Thijs Ettema说,他领导该团队开展这项研究。“首先,现在的亲属可能还没有被发现 - 如果它们甚至还存在的话。其次,重建线粒体的进化历史是极具挑战性的,并且很容易导致非常不同的因此相互矛盾的结果“。
乌普萨拉团队试图通过采用大胆的方法解决这一僵局。通过分析来自太平洋和大西洋的大量环境测序数据,他们设法确定了几个以前未被识别的α蛋白质组。利用新开发的方法,该团队设法重建了40多个alphaproteobacteria的基因组,属于12个不同的群体。
“这些新发现的alphaproteobacteria的扩展基因组基本上帮助我们确定了线粒体的位置,”Martijn说。“我们希望通过在我们的分析中使用更平衡的一组alphaproteobacteria,我们可以克服以前研究中遇到的一些问题。”
出乎意料的是,他们的分析支持了线粒体的新位置,现在它被放置在Alphaproteobacteria之外。
这些结果表明,线粒体不是目前公认的任何α蛋白细菌群的最亲近的,包括立克次氏体。相反,线粒体从祖先进化而来,后来产生了所有目前公认的Alphaproteobacteria。
“我们怀疑流行的立克次氏体相关的线粒体血统是一种方法论假象的结果。”Martijn解释道。“线粒体和立克次氏体在非常相似的条件下进化,这可能导致非常相似但独立的进化模式和序列模式。这反过来可能使先前确定线粒体进化起源的工作复杂化。”
该研究未能确定线粒体祖先的任何现今亲属。
“当然,这有点令人失望,”埃特玛说。“但也许我们一直在寻找错误的地方。在这项研究中,我们专注于海洋水域,因为众所周知这些水域含有大量无特征的alphaproteobacteria。”
Ettema和他的团队将继续寻找线粒体亲属。“解开线粒体的起源是了解复杂生命起源的关键。如果现代线粒体亲属仍然存在,我相信我们会在某些时候找到它们。”
推荐内容
-
新的SLENDR技术 通过基因组编辑在发育中的大脑中进行蛋白质标记
Ryohei Yasuda博士及其团队开发了一种名为SLENDR的方法,可以精确修饰活体样本中的神经元DNA。利用他们的新技术,研究团队能够在同一细胞
-
控制永生化酶的基因
揭示基因在癌细胞中如何被激活以产生帮助细胞繁殖的酶可以导致新的治疗方法。我们正在研究癌症生物学中最基本的问题之一,首席研究员,...
-
超过50%的人体内的细菌和病毒对于科学是未知的
对人体血液中循环的DNA片段的一项新调查表明,生活在我们体内的细菌和病毒比以前所知的更加多样化。事实上,超过50%的DNA从未见过。斯坦福
-
当农药被发现影响蜜蜂基因时 需要加强监管
根据伦敦大学玛丽皇后学院与伦敦帝国理工学院合作进行的研究,科学家们在发现它们影响大黄蜂的基因后,正在敦促改进对杀虫剂的监管。研...
-
科学家修改CRISPR以表观遗传学治疗糖尿病,肾脏疾病,肌肉萎缩症
Salk科学家已经创建了新版本的CRISPR Cas9基因组编辑技术,使其能够在不破坏DNA的情况下激活基因,从而可能避免使用基因编辑技术治疗人
-
研究显示了创建基因编辑共同点的方法
在一个日益拥挤和饥饿的世界中,出现了一系列新的食品生产技术以努力跟上。现在,新的基因编辑方法让科学家们深入研究基因组以改变食物...
-
研究确定了鲸鱼吹灭微生物组
伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)及其同事进行的一项新研究首次发现了健康座头鲸的大量保存细菌 - 鲸鱼在呼气时从其气孔中喷出的湿润气息。该研
-
研究人员发现了新的分裂或区分植物转换
来自VIB和根特大学的科学家在Jenny Russinova教授的指导下发现了一种新的植物机制,它控制着气孔谱系中不对称或分化的重要决定步骤。这是
-
创造的池塘中的青蛙繁殖可能受到疾病和食物供应的影响
2016年7月27日澳大利亚纽卡斯尔大学Kaya Klop-Toker 的开放获取期刊PLOS ONE上发表的一项研究表明,创造的栖息地中的食物供应和疾病可能
-
新工具有助于将投资与生物多样性保护目标相结合
保护机构面临的一个平衡行为是如何在资金有限和资源有限的情况下保护和保护尽可能多的物种免于灭绝。在美国,保护机构得到濒危物种法案...