惊人发现：没有线粒体的真核生物！

线粒体是细胞内的膜结合组件，常常被描述为细胞的“动力室”。它们一直被认为是真核生物中生命必不可少的组件，不出意外，每一个已知的真核生物都有线粒体。但是，5月12日在《Current Biology》发表的一项研究，对这一观点提出了挑战。他们发现了一种真核生物，这种生物根本没有包含有线粒体的踪迹。

　　

生物通报道：线粒体是细胞内的膜结合组件，常常被描述为细胞的“动力室”。它们一直被认为是真核生物中生命必不可少的组件，这些真核生物包括植物、真菌、动物和单细胞原生生物，不出意外，每一个已知的真核生物都有线粒体。但是，5月12日在《Current Biology》发表的一项研究，对这一观点提出了挑战。他们发现了一种真核生物，这种生物根本没有包含有线粒体的踪迹。

捷克布拉格查尔斯大学前博士后、现就职于加拿大英属哥伦比亚大学的Anna Karnkowska指出：“在低氧环境中，真核生物通常具有一种简化形式的线粒体，但是据认为，一些线粒体的功能非常至关重要，因此这些细胞器对于生命是不可或缺的。在这里，我们描述了一种真核微生物，它们确实根本不具备线粒体。”

来自类单鞭滴虫属（Monocercomonoides）的生物，已经被识别了80多年。它们与人类病原体鞭毛虫和毛滴虫相关，所有这些都属于一个称为后滴门（Metamonada）的组群，它们只生活在低氧环境中。

在这项新的研究中，Karnkowska和布拉格查尔斯大学的Vladimir Hampl，连同来自捷克共和国和加拿大的同事一起，对Monocercomonoides基因组进行了测序。他们惊奇地发现，这种生物缺乏所有的线粒体蛋白质。

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Monocercomonoides似乎已经没有线粒体，由于它们从细菌获得了一种细胞溶质硫动员系统(SUF)，似乎是必不可少的线粒体功能的替代品。通过一系列事件独一无二的结合，包括许多线粒体功能的丧失，和从原核生物获得这种基本机械。这种生物进化而超越了生物学家划定的已知界限。”

几十年来，研究人员一直在寻找缺乏线粒体的生物。随着岁月的流逝，一种真正缺乏线粒体的真核生物，似乎将永远不会被发现。然而，现在，Karnkowska、Hampl和他们的同事说，可能会有这样的真核生物。

Karnkowska说：“这种神奇的生物，就是一个引人注目的细胞例子，其没有遵守标准的细胞生物学教科书，我们相信，到目前为止，微生物真核生物世界——原生生物中隐藏的多样性，可能有更多相似的例子。”

研究人员说，他们现在想了解这些生物如何运作的更多信息。他们也想更好的描述Monocercomonoides及其近缘种，以在一个更广泛的进化背景中理解他们的这一发现。

本文资深作者Vladimir Hampl说：“很可能是，称为oxymonads的整个组群，都缺乏线粒体。我们想要知道，线粒体缺失是在多久以前开始的。”

关于线粒体的进化，研究人员已经取得了一系列的研究进展。在2014年10月，弗吉尼亚大学研究人员开展的一项最新研究，使用新一代DNA测序技术，解码了18种线粒体近缘细菌的基因组，表明寄生菌是给细胞供给能量的线粒体的第一代表亲，在它们变成有益之前，首先充当这些细胞中的能量寄生虫。相关研究发表在《PLOS One》杂志（相关阅读：华人学者颠覆当前的线粒体起源理论）。

线粒体为什么保留自身基因组？对于这一现象，一项国际合作研究产生了一个有趣的假说：线粒体基因组编码疏水膜蛋白，如果它是在细胞核中编码，就会被信号识别颗粒（SRP）过滤，并被错误地引入内质网中。研究人员进行了一项研究，来探索他们的假设，并将其研究结果发表在2015年7月份的《PNAS》。（相关阅读：PNAS：为什么线粒体保留自身基因组？）

真核细胞已经产生了地球上最复杂的生命形式，包括多细胞生物，如动物、植物或真菌。这种复杂性的一个关键因素，可以存在于线粒体。今年2月3日在国际著名期刊《Nature》发表的一项研究中，西班牙基因组调控中心（CRG）的研究人员Toni Gabaldón和Alexandros Pitis，揭示了生命进化过程中一个最重要的里程碑：细胞何时获得了线粒体。（相关阅读：Nature揭示生命进化最重要的里程碑）

线粒体看上去像细菌，这外观并非伪装：它们从前是自由生活的细菌，后来大约在20亿年前适应了寄生在大细胞里的生活。它们还保留了基因组的一个碎片，作为曾经独立存在的印记。由于被我们常见的单细胞祖先消耗，这个“能源动力室”细胞器已经失去了其2000个以上的基因。仍然有少数基因留了下来，这取决于有机体，但问题是：为什么。今年2月份，分析进化过程中线粒体基因缺失的数学家和生物学家称，一种解释是，线粒体DNA对于细胞核内的编码太重要了，因此逐渐进化为可抵御线粒体内的有害环境。相关研究结果发表在《Cell Systems》杂志。（相关阅读：为什么我们仍保留线粒体DNA？）

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Current Biology, Karnkowska et al.: "A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle" http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)30263-9