線粒體起源新說

2020-11-27 生物谷

美國弗尼吉亞大學的兩名研究人員認為，線粒體的前身很可能是一種寄生菌。

就連初中生都知道，線粒體是「細胞的能量工廠」，這一細胞器的起源可追溯到約20億年前。儘管科學家在19世紀就發現了這些供能者，但關於它們是如何進化成細胞的重要器件的，仍沒有一致的說法。

線粒體的祖先是一種非寄生性細菌，被另外一種單細胞生物攝入體內。大多數生物學家認為，該細菌有利於宿主：其中一種假說是，線粒體的前身，也就是那些細菌，能提供氫，幫助宿主細胞產生能量。另一些研究者則認為，20億年前，當大氣中的氧含量激增時，厭氧細胞需要這些細菌清除掉大氣中的氧，因為氧氣對厭氧細胞來說就像是毒藥。不管怎樣，它們共處得相當和諧，以至於最終發展成相互依存的長期關係。

根據最新的一種線粒體進化樹，美國弗尼吉亞大學的吳旻（Martin Wu）和王璋（Zhang Wang）分析了線粒體的進化過程，提出了一種新的可能性：線粒體的前身很可能是一種寄生菌。通過分析與細胞器親緣關係最接近的現存細菌的基因組，吳旻和王璋構建出了這種新型的線粒體進化樹。通過這些DNA數據，吳旻推斷，線粒體與如今的病原體「立克次體」（Rickettsiales）具有相同的祖先，均由一種古細菌演化而來，這種古細菌會產生一種能竊取宿主能量的蛋白質。然後，在進化過程中的某一階段，寄生菌失去了「偷竊」基因，卻獲得了另外一種能為宿主提供能量的基因，從而具備了如今線粒體所具有的功能。兩位研究人員的研究成果刊登在2014年10月的《公共科學圖書館·綜合》（PLOS ONE）期刊上。

不過，其他科學家對這篇論文的結論持反對意見。美國麻薩諸塞大學阿默斯特分校研究線粒體起源的丹尼斯·瑟西（Dennis Searcy）表示，兩位作者在得出線粒體起源於「立克次體」這一結論時，對進化樹的解釋是錯誤的。這一錯誤的推斷顯然會導致錯誤的分析結論。加拿大戴爾豪斯大學研究線粒體進化的麥可·格雷（Michael Gray）認為，細胞器進化得太快，我們很難確定線粒體應該放在進化樹的哪一分支上。

吳旻堅持認為，在這項研究中，他們已經儘可能地減少了錯誤，但他也承認，在指明線粒體的起源關係時還需要一個更好的模型。他說：「顯然，我們還要做更多的工作，進化樹上也有諸多空缺等著我們去填補。（生物谷Bioon.com）

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