突破对生命的定义的传统界限:最小基因组的古细菌被发现
突破对生命的定义的传统界限:最小基因组的古细菌被发现
研究背景:
古细菌与真细菌(Bacteria)、真核生物(Eukarya)并列,构成生命的三大域。研究其基因组和代谢途径能帮助重建生命早期演化树。古细菌有着非凡的意义,例如:某些古细菌的代谢方式可能代表了最早地球生命的代谢方式,为研究生命起源和演化提供线索;对古细菌的研究能帮助人类窥视生命极限的机制(如超嗜热古菌、嗜盐古菌等),这些研究也为生物技术提供助力(如PCR技术中的耐高温核酸聚合酶等);研究古细菌在生态与气候、生物技术与医学、天体生物学等方面都有着极为重要的意义。古细菌的研究也对传统的生命认知产生了挑战,如非典型细胞结构的揭示(古菌细胞膜的醚酯结构与基因组稳定性机制等)以及古病毒(柠檬状病毒)和防御系统(CRISPR系统)。对于古细菌的研究在生命科学的发展中有着不可或缺的作用。
日本研究的发现:
日本科学家发现"少彦古菌"——一种仅含189个基因的神秘微生物,其95%基因专攻DNA复制,几乎完全依赖宿主生存,模糊了生命与病毒的界限,为研究生命退化提供了独特样本。
这种新发现的的古菌被命名为“Candidatus Sukunaarchaeum mirabile”,其基因组仅 238 kbp,是目前已知最小的古菌基因组(比此前最小的古菌基因组小50%)。
系统发育分析表明,Sukunaarchaeum 代表一个全新的深层分支,独立于所有已知古菌门(如 DPANN、TACK、Asgard 等),可能需设立新的高级分类单元(如新门)。
Sukunaarchaeum基因组几乎完全缺失代谢途径(如能量产生、氨基酸合成),但完整保留了 DNA复制、转录、翻译 的核心基因(占编码基因的52.4%)。这种极端的基因丢失表明其高度依赖宿主(可能是甲藻)提供代谢支持,生活方式接近专性寄生或共生,挑战了细胞生命的最小功能定义。
尽管基因组极小,却编码多个 超大型膜蛋白(最长4756个氨基酸),可能参与宿主互作(如粘附或营养摄取)。蛋白质序列高度分化,分支长度是其他古菌的2.8倍,暗示加速进化可能与寄生适应相关。通过 Tara Oceans 数据库分析,发现 Sukunaarchaeum 的近缘类群广泛分布于海洋 5–20 μm 粒径组分(与单细胞真核生物大小匹配),支持其与宿主共生的假说。其原始宿主为甲藻 Citharistes regius,但环境数据表明其他 Dinophysales 甲藻或真核微生物也可能是相关类群的宿主。
研究意义:
Sukunaarchaeum 的极端简化模糊了细胞生命与病毒的界限——虽保留细胞结构(如核糖体),但代谢依赖性与病毒类似。揭示了古菌中未被探索的多样性,提示共生系统中可能隐藏更多类似奇特生命形式。
参考来源:
1.HARADA R, NISHIMURA Y, NOMURA M, et al. A cellular entity retaining only its replicative core: Hidden archaeal lineage with an ultra-reduced genome [J]. bioRxiv, 2025: 2025.05.02.651781.
2.https://astrobiology.com/2025/05/candidatus-sukunaarchaeum-mirabile-is-a-novel-archaeon-with-an-unprecedentedly-small-genome.html#:~:text=Here%2C%20we%20report%20the%20discovery%20of%20Candidatus%20Sukunaarchaeum,known%20archaeal%20genome%E2%80%94%20from%20a%20dinoflagellate-associated%20microbial%20community.
3. https://www.ithome.com/0/861/986.htm
上一篇:暂无
下一篇:噬菌体反防御系统AntiDefenseFinder工具的开发与应用
1、凡本网所有原始/编译文章及图片、图表的版权均属微生物安全与健康网所有,未经授权,禁止转载,如需转载,请联系取得授权后转载。
2、凡本网未注明"信息来源:(微生物安全与健康网)"的信息,均来源于网络,转载的目的在于传递更多的信息,仅供网友学习参考使用并不代表本网同意观点和对真实性负责,著作权及版权归原作者所有,转载无意侵犯版权,如有侵权,请速来函告知,我们将尽快处理。
3、转载请注明:文章转载自www.mbiosh.com
联系方式:020-87680942