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以色列科学家称发现首个不呼吸动物,这是什么鬼? 第1页

  

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动物是多细胞真核生命体中的一大类群,统称为动物界。

刚看到这个问题,我想到是,不是有挺多生物不呼吸氧气的吗(专性厌氧生物)--靠无氧呼吸或发酵来生存的生物,比如双歧杆菌,这类专性厌氧生物多是原核生物……


厌氧生物怎么产生能量的呢?

这是最常见一种厌氧生物获取能量的方式,也被称为发酵:

此反应每摩尔所释放的能量约为150kJ,并保存在ATP中。在无氧呼吸中每一个单糖分子所释出的能量只有有氧呼吸的5%。效率肯定不及有氧呼吸。


然后看了一下这篇论文[1]到底讲了啥。大概就是关于科学家在一种鲑鱼身上发现了一种寄生虫,是粘孢子虫,作为一种真核生物,这种虫不需要呼吸氧气

原来这篇文章想说的是,我们发现了一种真核生物,它是专性厌氧生物。


到这,你也许会说蛔虫不是厌氧生物吗,它不也是真核生物的吗?

只能感叹:哎,果然高中生物有局限性……


蛔虫受精卵在温度、湿度及有氧的适宜条件下 ,才能发育成幼虫 ,盘曲在卵壳内 ,成为感染性虫卵 ,也就是说 ,受精卵发育成感染性幼虫的呼吸类型是有氧呼吸

当人误食了含有感染性蛔虫卵的食物、蛔虫卵就会随食物进入消化道内 ,在小肠内消化液的作用下卵壳破裂 ,孵出幼虫 ,幼虫进入肠壁血管 ,随血液循环到达肺。

肺内有充足的空气 ,在此发育 ,蜕皮数次 ,然后通过气管逆行入喉 ,当人咳嗽作吞咽动作时 ,经咽进入食道、胃及小肠而寄生于此。蜕壳的幼虫在人的肺内蜕皮生长 ,所以在这里的幼虫发育过程要进行有氧呼吸。

因此在蛔虫的生活史中其实是有有氧呼吸的……那它就不能作为厌氧生物的存在。

所以,在这篇论文之前,有氧呼吸是真核生物的一个特征,因为有线粒体。

现在,科学家说我发现了一种虫子,它是专性厌氧生物,那就显得特别重要了,不然真按我们之前说的,蛔虫就是厌氧生物的话,这一发现其实就没什么重要性。


那么标题其实应该改成:

以色列科学家发现首个专性厌氧的真核生物,证明有氧呼吸并不是真核生物的标志,线粒体亦可失去呼吸作用……

不过这标题就有点无聊了,吸引不了你们点进来……


前面铺垫了那么多,来讲讲什么是粘孢子虫……

关于粘孢子虫的分类地位,早期研究者依据孢子的细胞结构,将它们与其他各类群的孢子虫归为一类,隶属原生动物门的一个纲,即孢子纲之下一个目或亚目。

随着对孢子虫发生过程、细胞超微结构等研究的深入,传统孢子虫的分类格局发生了较大变化,同时,改变了粘孢子虫的分类地位。到现在,科学家认为粘孢子虫是高度衍生的刺胞动物,跟水母关系很近。

虽然说是寄生虫,但不用担心跑到人身上,因为这种寄生虫除少数寄生在蠕虫、环节动物、昆虫、两栖动物、爬行动物、水禽和哺乳动物外,绝大部分寄生于鱼类,可以说是鱼类特有的一类寄生虫。

这篇论文里发现的鲑居尾孢虫,就是寄生在鲑鱼身上的。长下图这样


然后基于一个偶然的发现,这种粘孢子虫虽然还保留了线粒体的细胞器结构,但丢失了线粒体的有氧呼吸的基因组,因此失去了有氧呼吸的能力。就是说,它的线粒体退化了,并没有参与有氧呼吸。

线粒体是真核生物进行氧化代谢的部位,是糖类脂肪氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环氧化磷酸化,分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。

这篇论文很重要的一点是,告诉我们:有氧呼吸并不是真核生物的绝对特征,真核生物亦可以无氧呼吸,就像双歧杆菌那样。

当然,这篇论文也告诉我们不要乱吃生鱼片了……有寄生虫的,而且相当普遍……


参考

  1. ^Yahalomi, D., Atkinson, S. D., Neuhof, M., Chang, E. S., Philippe, H., Cartwright, P., … Huchon, D. (2020). A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201909907. doi:10.1073/pnas.1909907117 https://www.pnas.org/content/early/2020/02/18/1909907117

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先来说说这个发现的重要性!为什么发现个小寄生虫就可以刊登上《美国国家科学院院刊》。

这是因为:这个神奇的物种告诉我们,进化可以朝着非常奇怪的方向发展。动物一直被认为是多细胞生物,有很多基因进化得越来越复杂,简单的单细胞或少数细胞有机体是复杂有机体的祖先。但在这里,我们看到一个完全相反的例子,鲑居尾孢虫的进化方向好像想要把自己变成一个单细胞。

按照原本的意思,这个鲑居尾孢虫是可以有氧呼吸的,但是因为它生活在三文鱼紧实的肌肉里,里面没法呼吸,后来慢慢的就丢弃掉了自己的线粒体,变得不呼吸了。复习一下什么是线粒体:大约20亿年前,所有真核生物的祖先吞没了一种细菌,形成了一种互利关系。最终,这种细菌进化成线粒体,一种将食物和氧气转化为能量的细胞机器,这一过程称为有氧呼吸。

除了没有线粒体,这个家伙也没有神经系统,没有肌肉,反正有着一种断舍离的气质,想要把自己变成一个单细胞,过上基本没有欲望的生活。

也正因为它没有了线粒体,才被研究人员逮了个正着。这个研究小组是在研究一堆寄生虫,对它们进行基因测序,拿到结果后他们傻样了,这个鲑居尾孢虫根本没有线粒体基因组。然后一篇《美国国家科学院院刊》就开始向他们招手。

其实我觉得这个新闻能够火,还有一点重要,就是这个鲑居尾孢虫在荧光下特别萌,像小蝌蚪似的。


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