日本科学家发现了一种名为 Sukunaarchaeum mirabile 的微生物,它拥有地球上最小的基因组之一,并且几乎完全依赖其宿主进行代谢,无法独立生存。这一发现挑战了我们对生命的基本定义,因为它介于传统的古菌和病毒之间,既能自我复制,又极度简化了生命活动。研究表明,这类处在“生命边缘”的微生物可能广泛存在于全球海洋中,揭示了一个未知的“微生物暗物质”世界。
一次意外的发现
日本筑波大学的进化微生物学家中山卓郎(Takuro Nakayama)本想研究一种海洋浮游生物(Citharistes regius)体内的微生物群落。但在对基因进行测序时,他的团队偶然发现了一些微小而奇特的 DNA 片段。
这些片段最终被证实属于一种前所未见的古菌。古菌是单细胞微生物,通常能在极端环境中生存。
一种独特的微生物:Sukunaarchaeum mirabile
研究团队将这种新微生物命名为 Sukunaarchaeum mirabile。它的特性非常独特,刷新了科学界的认知。
- 极小的基因组: 它的基因组仅有 238,000个碱基对,是已知古菌中最小的。这种现象被称为 “基因组简化”,即生物在进化过程中基因变得更少,而不是更复杂。
- 完全依赖宿主: 它的基因中不包含任何支持新陈代谢的功能。这意味着它无法自己生产能量或细胞构件,必须完全依赖其宿主生存。
- 极端的代谢依赖: 中山卓郎指出:“以前从未发现过任何微生物表现出如此极端的代谢依赖性。”
介于生命与非生命之间
Sukunaarchaeum 的存在模糊了生命体与病毒的界限。
- 像病毒一样: 它拥有微小的基因组,并完全依赖宿主进行代谢。
- 不像病毒: 它拥有自己的核糖体(用于合成蛋白质的细胞结构),并且可以自我复制,而不需要借助宿主。
这种奇特的生物几乎开创了一个新的生命类别,悬浮在古菌和病毒之间的某个位置。
一个隐藏的微生物世界
为了解 Sukunaarchaeum 是否是孤例,研究人员扫描了全球海洋的基因序列数据库。他们在 Citharistes regius 已知生活的海域,发现了大量与 Sukunaarchaeum 相似的基因序列。
这表明,自然界中可能存在着一个庞大的、尚未被发现的古菌谱系。中山卓郎将这些难以在实验室中培养和研究的微生物称为 “微生物暗物质”。
“我们为 Sukunaarchaeum 假设的这种极端的、类似病毒的生活方式,正是在这个‘自然进化实验室’中发现的惊人成果的完美例证。”
法国巴斯德研究所的病毒学家马丁·克鲁波维奇(Mart Krupovic)也认为这一发现“非同凡响”,并感叹:“我们对周围世界的了解是多么的少,这太迷人了。”
未来的研究方向
中山卓郎的下一步计划是在实验室中成功培养和分离出 Sukunaarchaeum,而不仅仅是它的基因。他希望能够直接观察它,甚至拍摄它的影像,从而更深入地理解它的生物学特性、生态位以及它是如何实现这种 “生活在生命边缘” 的奇特生存方式的。