基本介紹
- 別名：鮭居尾孢蟲
- 界：動物界
- 門：原生動物門
- 亞門：粘體動物亞門（Myxozoa）
- 中文學名：鮭生粘孢蟲
基本簡介,專家解讀,
基本簡介
2 月 24 日，PNAS刊出了以色列特拉維夫大學(Tel Aviv University)的研究人員題為《A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome》的一項顛覆性的發現，他們通過深度測序以及顯微鏡觀察表明 Henneguya salminicola（鮭生粘孢蟲或鮭居尾孢蟲）已經失去了線粒體基因組以及幾乎所有參與線粒體基因組轉錄和複製的核基因，這是已知的首個沒有線粒體基因組的多細胞生物。
Henneguya salminicola（鮭生粘孢蟲或鮭居尾孢蟲），可簡稱為H. salminicola，是一種感染水下蠕蟲（underwater worms）和鮭魚的緻密肌肉組織的微小寄生蟲，屬於粘原蟲類（Myxozoan）寄生蟲，當宿主死亡時，孢子被釋放出來，這些孢子被蠕蟲吃掉，這些蠕蟲也可以成為寄生蟲的宿主。當鮭魚吃蠕蟲時，寄生蟲就會進入它們的肌肉，從而使它們被感染。組成它的細胞還不到10個，是由研究人員在鮭魚的肌肉中發現，在魚體內，這些寄生蟲看起來就像是從肌肉組織中滲出的白色氣泡，在其魚類寄主白肌內的假性囊腫中經歷增殖和孢子形成階段（白肌是一種具有厭氧代謝的組織），據稱，被該寄生蟲感染的魚會患有“木薯病”。它們與珊瑚蟲、水母和海葵屬於同一門。
魚肌肉顯示鮭居尾孢蟲的白色囊腫。
在顯微鏡下觀察時，這些孢子看上去就像藍色精子細胞，有兩條尾巴和一對橢圓形、類似外星人的眼睛。
實際上這對“眼睛”是帶刺的細胞，它們不含毒液，但在必要的時候將幫助寄生蟲抓住寄主，在進化中它們失去了組織、神經細胞和肌肉，這些帶刺的細胞可能是它們進化歷程中唯一未消失的特徵。
關於其線粒體科學研究
科學家對鮭生粘孢蟲進行顯微鏡和基因組分析，結果顯示它與其他所有已知動物不同，它沒有線粒體基因組——這是儲存在動物線粒體內很小的基因組，卻具有至關重要的作用，其中包括負責呼吸的基因。基因組中幾乎沒有涉及線粒體基因組複製和翻譯的所有核編碼蛋白。有趣的是，鮭生粘孢蟲中編碼線粒體 DNA 聚合酶亞基的基因是假基因，其包含三個點突變，產生了過早的終止密碼子（移碼突變）。但鮭生粘孢蟲確實存在類似線粒體的細胞器（MRO），存在嵴（由膜的內陷形成），檢測到了參與嵴組織的基因，但它們不能產生許多呼吸所需的酶，不過它們確實擁有一種氧化酶且它們的類似線粒體且仍具有多種代謝功能。
這些發現都表明該生物能夠在沒有氧的情況下存活下來。類似於線粒體DNA的結構表明這微小的寄生蟲經歷了一個進化的過程。線粒體 DNA 的缺失和有氧呼吸可能是 Henneguya 譜系中最近的進化事件。由於所有丟失其線粒體基因組的生物都生活在厭氧環境中，因此推測 鮭生粘孢蟲 中線粒體基因組的丟失都是由宿主中的低氧環境驅動的。
典型的有氧呼吸線粒體(A)和該蟲的 MRO(B)中代謝途徑之間的比較
雖然這是首次在生物學領域發現不需要呼吸的動物，但對於這種古怪的寄生蟲而言，這是一種奇特的特性，與許多粘蟲綱寄生蟲一樣，鮭生粘孢蟲外形更像水母，但逐漸進化幾乎沒有多細胞特徵。
關於其蛋白質的研究
對來自於紅鱒魚鮭魚（sockeye salmon,Oncorhynchus nerka）肌肉中的粘孢子蟲 鮭生粘孢蟲（Henneguya salminicola）蛋白酶的生化特性進行了研究。寄生蟲的包囊中含有一種可溶的、不耐熱的蛋白酶，在pH=3.0時對血紅蛋白的水解具有最大活性，在pH=4.5時對鮭魚肌肉蛋白的水解具有最大活性。從金屬離子和巰基結合試劑獲得的抑制作用表明巰基參與了酶活性的表達。該酶不需要二硫鍵還原劑的初步活化，也沒有明顯的對二價金屬離子的需要。H.鮭魚蛋白酶（H.salminicolaprotease）對鮭魚肌肉的水解強烈依賴溫度。儘管蛋白水解在30–40°C時發生的速率最高，但該酶在冰肌肉中仍然保持活性。在冷凍肌肉中，蛋白水解酶的活性一般是會完全被抑制的，但在長時間的冷凍儲存（-28°C）中，該酶僅輕微失活。寄生蟲的存在對生的或熟的肉的質地沒有明顯的影響。
補充
線粒體的獲得是真核生物進化中的一個關鍵事件。線粒體擁有自身的遺傳物質和遺傳體系，但其基因組大小有限，是一種半自主細胞器。此前，廣為接受的觀點是，現存的多細胞真核生物在沒有氧氣的情況下是無法生存的。
粘原蟲類（Myxozoan）寄生蟲是一類神秘的刺胞寄生蟲，具有複雜的生命周期，其需要兩個宿主，通常是魚和一種小型動物。它們會對漁業和水產養殖業產生重大的負面經濟影響。粘原蟲線粒體一般具有高度發散的基因組結構，具有大的環狀染色體和異常高的進化率。
作者的結果也為針對這種病原體的新治療方法開闢了道路，因為已知厭氧生物對特定藥物敏感。
專家解讀
以色列特拉維夫大學生命科學學院和斯坦哈特自然歷史博物館(Steinhardt Museum of Natural History)動物學院的Dorothée Huchon表示，此前有氧呼吸被認為存在於所有的動物中。然而，現在我們的研究已經證實，並不是所有的動物都是這樣。她提到，這一發現證明了進化可以朝著奇怪的方向發展。
特拉維夫大學進化生物學家Dorothée Huchon稱，它們失去了組織、神經細胞、肌肉，所有的一切，現在它們也失去了呼吸能力。但是這種基因組縮小化可能對鮭生粘孢蟲等寄生蟲具有一定優勢，讓它能儘可能快且頻繁地繁殖而茁壯成長。
Huchon指出，動物通常被認為是多細胞生物，有很多基因，進化得越來越複雜，而我們卻發現鮭生粘孢蟲是一種“完全相反”的生物，它是逆向進化，幾站進化成了單細胞生物。
該研究發現也證實了對厭氧環境的適應並非單細胞真核生物獨有，而是在多細胞寄生寄生蟲中也得到了進化。因此，該研究為了解從有氧代謝到無氧代謝的進化過渡提供了機會。
那么，如果沒有呼吸，鮭生粘孢蟲是如何獲得能量的呢？研究人員對此並不確定。研究人員指出，其他類似的寄生蟲也可以直接從感染宿主體輸入三磷酸腺苷（基本上是分子能量），鮭生粘孢蟲也可能具備此類行為，但它也可能使用無氧呼吸或類似的無氧呼吸，更深入的研究將有助於揭曉該動物的奇特基因組謎團。
