首个不需氧气生存的动物

科学家发现首个完全不依赖氧气的多细胞生物，这改变了我们对生命的认知。

一些关于宇宙和我们所处环境的真理似乎是不可改变的。天空在上，重力向下，没有什么能比光速更快，多细胞生物需要氧气才能生存。然而，最后这一点我们可能需要重新思考。

2020年，科学家发现了一种像水母的寄生虫，它没有线粒体基因组——这是首次发现的没有这种基因组的多细胞生物。这意味着它不呼吸；事实上，它完全不依赖氧气生存。

这一发现不仅改变了我们对地球上生命运作方式的理解，还可能对寻找地外生命产生影响。

大约14.5亿年前，生命开始发展出代谢氧气的能力——也就是呼吸。一个较大的古菌吞噬了一个较小的细菌，结果这个新家对双方都有利，两者继续共存。

这种共生关系使两个生物共同进化，最终这些细菌在内部成为称为线粒体的细胞器。除了红细胞外，你体内的每个细胞都有大量的线粒体，这些线粒体对于呼吸过程至关重要。

它们分解氧气以生成一种称为腺苷三磷酸的分子，多细胞生物使用这种分子来驱动细胞过程。

我们知道有些生物能够在低氧或缺氧环境中茁壮成长。一些单细胞生物进化出了与线粒体相关的细胞器以进行无氧代谢；但是否存在完全无氧的多细胞生物一直是科学辩论的话题。

直到以色列特拉维夫大学的Dayana Yahalomi领导的一组研究人员决定重新研究一种常见的鲑鱼寄生虫Henneguya salminicola。

这种生物是刺胞动物，属于与珊瑚、水母和海葵同一门。虽然它在鱼肉中形成的囊肿很不美观，但这些寄生虫并不有害，会伴随鲑鱼整个生命周期。

寄生在宿主体内的小型刺胞动物能够在相当缺氧的条件下生存。但不深入研究这种生物的DNA，很难知道它具体是如何做到这一点的——所以研究人员进行了研究。

他们使用深度测序和荧光显微镜对H. salminicola进行了详细研究，发现它失去了线粒体基因组。此外，它也失去了有氧呼吸的能力，以及几乎所有涉及线粒体转录和复制的核基因。

就像单细胞生物一样，它进化出了与线粒体相关的细胞器，但这些细胞器也很不寻常——它们的内膜有一些不常见的折叠。

作为对照，研究人员使用同样的测序和显微方法研究了一个密切相关的刺胞动物鱼类寄生虫Myxobolus squamalis，结果清楚地显示了线粒体基因组。

这些结果表明，这里终于出现了一种不需要氧气生存的多细胞生物。

尽管H. salminicola仍然是个谜，但这种失去功能的现象与这些生物总体上的遗传简化趋势相一致。经过许多年，它们基本上从一个自由生活的水母祖先退化成了今天看到的更简单的寄生虫。

它们失去了大部分原始水母基因组，但奇怪地保留了一种复杂的结构，类似于水母的刺细胞。它们不使用这些细胞来刺，而是用来附着在宿主上：这是从自由生活的水母的需求到寄生虫的进化适应。你可以在上图中看到它们——它们看起来像眼睛的东西。

这一发现可以帮助渔业调整应对这种寄生虫的策略；尽管它对人类无害，但没人想买满是奇怪小水母的鲑鱼。

但这也是一个很了不起的发现，有助于我们理解生命如何运作。

“我们的发现证实了对无氧环境的适应不仅仅是单细胞真核生物独有的，也在多细胞寄生动物中进化出来了，”研究人员在2020年2月发表的论文中解释道。

“因此，H. salminicola为理解从有氧到完全无氧代谢的进化过渡提供了机会。”

本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。