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張貼日期
2016-08-08 00:00:00.0
 
主題
沒有粒線體的真核生物
 
內容大綱
一般粒線體被認為是原始真核細胞為了適應有氧環境而與α-proteobacterial內共生而來,藉由粒線體將環境中的氧轉換成能量,故又被稱為細胞的能量工廠。在真核生物演化的過程中,粒線體組成的基因及蛋白質發生極大改變,可能是重新獲得或遺失某些功能,甚至是再重新組裝。在有些極端例子中,如某些厭氧單細胞真核生物常具有高度退化的粒線體,事實上在1980年代,有學者提出古原蟲假說(Archezoa hypothesis),認為在吞入粒線體前,應有一群原始單細胞真核生物不具粒線體胞器,亦缺乏大部分完整胞器。隨著科技進步,許多歸類在古原蟲的單細胞真核生物都被發現有類似雙層膜胞器的結構,或是有粒線體基因遺留在細胞核的基因組中。目前較被廣泛接受的是粒線體或與粒線體相關之胞器(mitochondrion-related organelles,MROs)是所有真核生物的基本組成,且粒線體的內共生發生在現存真核生物發展之前。
最近發表在《Current Biology》的研究「A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle」,發現一種生活在南美絨鼠腸道的微生物Monocercomonoides sp. PA203(類單鞭滴蟲),屬於後滴門銳滴蟲(Oxymonad),不僅沒有雙層膜結構的粒線體,經由全基因體定序及比較基因體分析的結果中也找不到與粒線體及其功能相關的基因,因此推論這個單細胞真核生物不具有粒線體。該研究後進一步發現,這種單細胞生物沒有iron-sulfur cluster (ISC)系統,主要是透過附近腸道細菌的基因轉移獲得硫固定系統酵素(sulfur mobilization system,SUF)來合成細胞所需的蛋白質,這個發現的重要性在於得知真核細胞可以在沒有粒線體的情況下,也可以生存下去。同時該研究指出許多生活在低氧環境中(如腸道)的真核微生物常有退化的粒線體,如Giardia (賈第鞭毛蟲), Entamoeba(內阿米巴變形蟲)和Microsporidia(微孢子蟲),而現今已知的銳滴蟲(Oxymonad)皆為絕對動物共生, Monocercomonoides sp.的同源基因與Paratrimastix非常接近,該物種仍存在有粒線體蛋白質基因。研究推論Monocercomonoides sp. 可能是先獲得SUF系統後,因為有了替代方案,之後再失去ISC功能,接著在演化上分化後,Monocercomonoides這邊又再喪失MROs,所以其粒線體的缺失應該是二次缺失(secondary
loss)所造成,並非是其原始祖先的特徵,Monocercomonoides sp.成為目前已知唯一沒有粒線體的真核生物。
 
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