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大自然的馈赠,徒步摔一跤摔出Nature文章


发布者:系统管理员  发布时间:2019-02-20  浏览次数:13



原创: JonathanLambert


一种既不算动物、植物、真菌,也不算原生生物的奇怪微生物,生长在其自身的生命超级王国里,有可能会在新的测序技术的推动下,助我们发现新的物种,进一步认识叹为观止的生物多样性。

最近,生命之树上又多了一个分支。研究人员在一批新斯科舍土壤中发现了一种名为“鞭毛体”(hemimastigote)的稀有神秘微生物。对该微生物的DNA进行分析后,结果显示它不属于动物、植物、真菌或其它任何已知的原生生物,并且也不属于原核生物或真核生物。这个身上带有鞭毛的球形微生物成为了它的物种“超级王国”的第一个成员,科学家猜测这个物种大约在十亿年前从其它生命分支中剥离而来。这个发现登上了自然科学期刊《Nature》。

除了发现新生命形式这件事的深远意义之外,这个发现也为人类开拓了一个新的科学领域,即未来对于该物种的相关信息的研究,以及它们是如何在人类的视野下隐藏如此之久等等。

这个新型微生物的发现过程十分有趣。达尔豪斯大学的微生物学家Alastair Simpson有一个研究生叫Yana Eglit,原本的研究工作致力于发现单细胞真核生物的新谱系。2016年,一个寒冷的春日,她与朋友在新斯科舍省徒步旅行时摔了一跤,当时便随手把身上沾的几克污泥刮进了塑料管,事后她笑称“这种即兴取样的习惯实在是职业病”。回到实验室后,Eglit将她的样品浸泡在水中,并在接下来的一个月通过显微镜定期观察它们,记录是否有异常的生命迹象。

一天晚上,样品中一些奇怪的东西引起了她的注意。一个带有辐射状鞭毛的细胞引起了她的注意,这个细胞游泳方式笨拙,好像不知道它身上的鞭毛可以帮助它游动,某种程度上,它很符合对hemimastigote的描述。Hemimastigote是当地迈克马克神话中的一种贪婪,毛茸茸的妖怪的名字。该生物周身长着发状须——鞭毛,在猎物周围疯狂地乱动,来吸吮汁液。第二天早上,整个实验室都因为这个新发现十分兴奋,立即停下几乎所有工作来研究这个新生物。

该团队对hemimastigote300多个基因进行了测序。乌普萨拉大学的博士后研究员Laura Eme模拟了这些基因是如何进化的,以对其进行分类。她说:“我们原本以为它属于现有的某个物种之一,然而最后发现生命树上它无枝可依。”

想象一下我们面前是一条狭窄的小路,真核生物的生命树在我们面前展开,这些交错的分支在某个地方将会汇聚到一个共同的祖先。从小型哺乳动物开始,沿着历史的脚步回溯,从人类和爬行动物的分界线开始,鸟类走到了另一个分支,随后是鱼类,海星和昆虫的岔路口,更远处则是真菌,我们以往所指的的所有生物都能在这个生命树上找到自己的位置,hemimastigote却开拓了一条新的分支。

瑞典乌普萨拉大学的生物学家FabienBurki虽然没有参与这项研究,但他表示很高兴能看到这个成果,而且这就像是意料之中的事,就好像我们找到了外星生命的踪迹,我们最终找到它们的时候,不会觉得有多意外,但这的的确确,是一个崭新的发现。

BurkiSimpsonEglit和其他许多人都认为,生命之树这种扩张速度,意味着有比原来想象多得多的生物等着人们去发现。如今各种基因测序手段在不断进步,使得新物种的发现越来越快。具体而言,发现这个鞭毛体就带出一整个“已知的未知种群”,采用单细胞转录编码的方式,研究人员就可以抽取出有关该种群的有用的DNA信息。进一步,在传统元基因法的分析支持下,可以加速该种群其他物种的发现,因为此时的测序就有了参照体系。

根据Eme的说法,随着科学家继续填充生命树,用于添加分支的算法会变得更有效率。这将有助于研究人员理解生命的发展历程里更古老,更深刻的进化方式。Burki说:“我们对于生命究竟是如何进化的理解尚不充分,真核生物为什么会出现,光合作用究竟是如何进化出来的等等问题都还没有答案,因为我们没有一棵足够稳定的生命树来帮助我们理解那些关键的变化发生的节点。”

当然,除了上述发现这个新物种的意义之外,对于像BurkiEglit这样的研究人员来说,新的发现带来的也是实实在在简单的快乐与激动。微生物世界是一个开放的前沿地带,在其中遨游探索,其乐无穷。