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SPbU科学家发现了第一个细胞外立克次体细菌家族

2019-07-12 09:32:41女性新闻

Deianiraeaceae,这已成为第四家在顺序 立克次氏体,目前包含一个属, Deianiraea。所有先前研究的 立克次氏体 都是专性细胞内特异性寄生虫。相比之下, Deianiraea 不仅从外部攻击受害者,而且在整个生命周期中都不会进入宿主细胞。 Deianiraea定殖于纤毛虫草履虫的细胞外表面:捕食性细菌攻击纤毛虫并在其表面复制,获取受害者的资源,并最终生命。

新发现的细菌 - Deianiraea的名称 - 指的是Heracles的妻子Deianira的神话。根据传说,半人马Nessus试图绑架Deianira,但她被赫拉克勒斯救出。赫拉克勒斯用箭头蘸了Lernaean Hydra的毒液射杀了半人马座。濒临死亡的Nessus寻求报复,说服Deianira采取他的一些血液,因为据称它会成为一个强大的爱情药水。当Deianira听说赫拉克勒斯爱上了另一个女人时,她担心他会离开她。戴安娜拉给他送了一件涂有半人马鲜血的外衣。在半人马的血液中,九头蛇的毒液中毒了长袍,杀死了赫拉克勒斯。'同样, Deianiraea 圣彼得堡大学微生物学系教授,国际研究团队成员阿列克谢·波特欣(Alexey Potekhin)指出,细菌会杀死纤毛虫,像中毒的外衣一样覆盖宿主细胞。

微观世界的捕食者

这种新型细菌是偶然发现的。Natalia Lebedeva是该研究的共同作者之一,也是圣彼得堡大学研究园微生物培养中心的领先专家。她从塞浦路斯拉纳卡的废水流中取样。水样的微生物分析表明它含有大量的纤毛虫。实验室观察显示纤毛大量丢失,用于运动和喂养。这导致受影响的纤毛虫死亡。其他的参数,加入同一文化,也很快就死了。仔细检查受影响的纤毛虫后,很明显细胞表面的分离区域被紧密堆积的细菌所覆盖 - 那时科学不为人知。

“这些天很少发现新的细菌家族。无论这个家庭可能属于哪个顺序,它始终是一个重要的发现。在我们的案例中,一个新的家庭被发现在一个非常好的研究顺序 - 立克次体。以前,在样品中仅检测到相关细菌的DNA。因此,细菌被归类为类立克次体,因为科学家们无法将它们放入现有的家庭系统中。这是我们第一次发现这些细菌存活。分子系统发育分析使我们能够重新组装所有数据片段,从而建立一个新的细菌家族 - Deianiraeaceae。有人可能会说我们很幸运,“Alexey Potekhin说。

强大且几乎独立

与其他类似立克次氏体的细菌不同, Deianiraea 不仅能够复制 - 在细胞外复制 - 而且还能够通过减少对宿主的依赖来维持自身。“ Deianiraea拥有更高的能力,合成氨基酸,比所有其他 立克次氏体。它可以合成16个氨基酸,包括其他代表不能产生的8个氨基酸。20种主要氨基酸中的16种几乎是全套。其余的最有可能从受害者手中获得,但我们不确定。此外, Deianiraea 可以合成核苷酸:其他 立克次氏体 不会这样做,因为它们从宿主那里接收它们,'Alexey Potekhin解释说。

Deianiraea的另一个特点 是它有几种分泌系统。在细菌中,这使得蛋白质分泌也可以用于与其他细胞的相互作用。 Deianiraea确实有专门的分泌系统与其他细菌相互作用。它还具有专门的IV型分泌系统,推定它可以与纤毛虫建立联系。目前,研究人员尚未确定寄生虫 - 宿主细胞相互作用的确切机制,以及细菌可从纤毛虫或其他宿主生物中获得的机制。

与线粒体有关

立克次氏体的顺序 包括三个先前已知的与真核生物相关的细胞内共生体和寄生虫的高度多样化代表的家族,包括动物和人类病原体(例如斑疹伤寒)。有人提出,所有类立克次体可能与线粒体共有一个共同的祖先。线粒体在所有真核细胞中负责ATP合成,即能量代谢。一种新型 - 细胞外 - 立克次 氏体细菌的发现 表明线粒体的进化路径可能有所不同,与之前的假设相反。

“只要有可能,进化倾向于选择努力最少的路径,减少冗余功能的数量:消除所有不必要的功能。已经假定所有立克次体样细菌的共同祖先是具有低生物合成潜力的特化细胞内寄生虫。换句话说,它无法合成许多必需物质,从宿主那里获取它们。它可以维持自身并仅在宿主细胞内繁殖。我们的研究结果使我们充满信心地断言,所有类立克次体细菌的最后共同祖先都是细胞外生活方式,生活在水中,有鞭毛并且代谢独立。它还必须具有能够实现寄生虫 - 宿主相互作用的细胞系统。对立克次氏体顺序的现代家族的细胞内寄生虫的生活方式的适应性将在后来并行地并且在不同的亚谱系中独立地进化。发现 Deianiraea 促使我们重新讨论关于线粒体的祖先将在原真核生物体内建立起来的时间的争论,以及这种线粒体祖先所拥有的特殊性状,“科学家总结道。