军团菌插图。
乌普萨拉大学的研究人员发现，军团菌的祖先早在 20 亿年前就感染了真核细胞。它发生在真核生物开始以细菌为食之后不久。这些结果在发表在《分子生物学与进化》上的(de)一(yī)项(xiàng)新(xīn)研(yán)究(jiū)中(zhōng)有(yǒu)所(suǒ)描(miáo)述(shù)，也(yě)有(yǒu)助(zhù)于(yú)关于(yú)先(xiān)有(yǒu)线(xiàn)粒(lì)体(tǐ)还(hái)是(shì)吞(tūn)噬(shì)作(zuò)用(yòng)的(de)先(xiān)有(yǒu)鸡(jī)还(hái)是(shì)先(xiān)有(yǒu)蛋(dàn)的(de)争(zhēng)论(lùn)。
“我(wǒ)们(men)的(de)研(yán)究可以帮助我们了解有害细菌是如何产生的，以及复杂细胞是如何从简单细胞进化而来的，”该研究的负责人、医学生物化学和微生物学系进化微生物学副教授莱昂内尔盖伊说。
20 亿年前，军团菌的祖先已经具备了避免被真核生物消化的能力。相反，他们开始使用真核细胞——具有构成变形虫、真菌和人类的细胞核的复杂细胞——进行繁殖。
引起军团病的军团菌属于一大类称为军团菌的细菌。所有军团菌都可以感染真核宿主：变形虫、昆虫或我们自己的细胞。
Lionel Guy，乌(wū)普(pǔ)萨(sà)拉(lā)大(dà)学(xué)医(yī)学(xué)生(shēng)物(wù)化学与微生物学系进化微生物学副教授。学分：桑娜·多瓦特盖伊
“我们发现整个群体的祖先生活在大约 20 亿年前，当时真核生物仍在形成，从更简单的细胞进化到现在拥有的复杂细胞结构，”研究人员安德烈·古利亚耶夫 (Andrei Guliaev) 说(shuō)。医(yī)学(xué)生(shēng)化(huà)与(yǔ)微(wēi)生(shēng)物(wù)学(xué)系(xì)。“我(wǒ)们(men)相(xiāng)信(xìn)军(jūn)团(tuán)菌(jūn)是(shì)最(zuì)先感染真核细胞的。”
军团菌感染的第一步是真核宿主，如变形虫，通过称为吞噬作用的过程将细菌带入其细胞。变形虫的下一步将是消化这种细菌并将其部分用作能源。但是军团菌具有阻止它们被消化的分子工具，并允许它们使用变形虫作为能量来源，以便它们可以繁殖。
在这项研究中，研究人员表明，所有军团菌都具有与军团菌相同的分子工具。这表明感染真核生物的能力已经存在于所有军团菌的祖先中。这意味着吞噬作用至少与军团菌一样古老——20 亿岁——当时真核生物还处于进化的早期阶段。
这对进化生物学中关于真核生物如何形成的激烈辩论具有影响。哪个先出现？是线粒体，它起源于另一类细菌，成为我们细胞自身的能量工厂吗？或(huò)者(zhě)是吞噬作用，这被认为是吸收线粒体所必需的，但从能量的角度来看是非常昂贵的？
“一些研究人员认为，线粒体需要为吞噬作用提供足够的能量。但我们的研究结果表明，吞噬作用首先出现——20 亿年前——而线粒体出现得更晚，”Lionel Guy 说。
参考：Eric Hugoson、Andrei Guliaev、Tea Ammunét 和 Lionel Guy 2024 年 2 月 15 日，分子生物学和进化的“军团菌中的宿主适应是 1.9 Ga，与真核发生一致” 。
DOI：10.1093；10.1093/molbev/msac037