进化怪胎在一个细胞内有七个基因组

50 多年前收集并在实验室中生长的一种单细胞藻类已被证明是一种奇异的曾经独立的生物体的集合体，其中有不少于七个不同的基因组。

“据我所知，七个是单个细胞中不同基因组的创纪录数量，”在加拿大不列颠哥伦比亚大学开展这项工作的 Emma George 说。

1970 年之前的某个时候，博物学家恩斯特·乔治·普林斯海姆 (Ernst Georg Pringsheim) 收集了一种称为隐单胞菌的藻类，并成为德国哥廷根大学收藏品的一部分。 1988年，一项微观研究 揭示藻类细胞内的细菌，以及某些细菌中的病毒。

阅读完这项研究后，乔治要求提供藻类样本，以便她的团队可以对细胞内的所有 DNA 进行测序，并识别其中的病毒和细菌。

细胞成为共生细菌的宿主并不少见。 复杂细胞被认为是在大约 30 亿年前出现的，当时细菌开始生活在另一个简单细胞内并形成伙伴关系，这种现象称为内共生。 这种细菌进化成了几乎所有复杂细胞中都能产生能量的线粒体。

虽然复杂细胞的主要基因组位于细胞核中，但线粒体仍保留着自己的小基因组。 这意味着大多数动物细胞有两个不同的基因组，每个细胞有多达数千个线粒体基因组拷贝。

大约十亿年前，植物细胞通过获得蓝藻获得了光合作用的能力。 这演变成叶绿体，叶绿体也保留了部分基因组，因此植物细胞具有三个不同的基因组。

然而，引藻不是植物细胞。 它们最初是自由游动的捕食细胞，通过吞噬复杂的植物细胞——红藻——而不是蓝藻获得了光合作用的能力。

这种红藻的细胞核以缩小的形式保留下来，因为它含有一些对光合作用必不可少的基因。 所以所有的隐单胞菌都有四个不同的基因组：细胞核中的主要基因组、红藻的残余核、线粒体和红藻叶绿体。

哥廷根菌株有另外三个不同的基因组。 乔治的团队发现，它不仅获得了一个，而且还获得了两个额外的细菌内共生体，其中一个感染了噬菌体病毒。

“有两个不同的细胞，然后其中一个感染了噬菌体，所有这些都在一个细胞内，这太神奇了，”乔治说。

她的团队将宿主细胞鉴定为 隐球菌两种细菌为 黄花 和 Megaira polyxenophila病毒感染 M. polyxenophila 作为 MAnkyphage。

George 认为这种聚集体存在于 Pringsheim 收集的藻类中，并且从那时起就传给了它的所有后代，大约 4400 代。

令人惊讶的是，噬菌体感染的细菌在宿主隐胞菌中比未感染的细菌更丰富。 乔治说，噬菌体如何在不消灭宿主细菌的情况下持续存在尚不清楚，但噬菌体确实具有可能有助于细菌与隐单胞菌相处的基因。 “该系统必须保持平衡，”她说。

这项研究经过彻底研究，说 戴夫斯派耶 在荷兰阿姆斯特丹大学，他研究复杂细胞的进化，并表明宿主与其中的细菌和病毒之间的关系非常复杂。 但他想知道这些关系是否会在现实世界条件下存在，或者仅仅因为细胞所处的稳定实验室环境而持续存在。

人们已经知道，有一种叫做甲藻的单细胞生物，在它们体内寄居着一种叫做硅藻的单细胞藻类，一个细胞中至少有六个不同的基因组。 发现的这些“dinotoms”之一 山田典子 在德国康斯坦茨大学 在四个不同的场合获得硅藻 并且可能有九个不同的基因组。

但山田说，她未发表的结果表明，每次都获得了相同的硅藻物种，这意味着它可能仍然只有六个不同的基因组，这取决于你认为不同的是什么。

“无论哪种方式，这两个系统都极其复杂，这些’记录’很可能会被另一个尚未被发现的系统打破，”乔治说。