生命科學

粒線體的祖先

有項新假說認為,粒線體的祖先是一種稱為立克次體的致病性微生物。

撰文/斯尼德(Annie Sneed)
翻譯/金翠庭

生命科學

粒線體的祖先

有項新假說認為,粒線體的祖先是一種稱為立克次體的致病性微生物。

撰文/斯尼德(Annie Sneed)
翻譯/金翠庭

連國中生都知道粒線體(mitochondria)這種胞器,它們從20億年前開始成為細胞內部的發電廠。雖然我們早在公元1800年代就發現了這些能量生產器,但它們如何成為細胞的發電廠仍有很多爭議。

粒線體的祖先原本是某種獨立生活的微生物,後來被另一種單細胞生物納入體內因而形成。大多數生物學家認為這種微生物會帶給宿主益處,有項假說就認為,這些粒線體的前身可以提供製造能量所需的氫氣。其他研究人員則認為,那個年代大氣中的氧氣含量大幅上升,厭氧細胞需要這些微生物清除對它們有害的氧氣。而兩者結合之後,仍能和平共處,最終離不開對方而形成了長期的合作關係。

美國維吉尼亞大學的吳(Martin Wu)和王(Zheng Wang)對粒線體的演化關係進行了一項新的分析,發現粒線體的祖先實際上可能是寄生性的微生物,這個論點源自他們最近建立的粒線體演化樹。他們利用演化樹中基因組的組成,找出了胞器之間的祖先親緣關係以及現今演化關係最相近的活細菌。吳經由這些DNA數據推斷,粒線體的祖先是由一群稱為立克次體(Rickettsia)的致病性微生物演化而來,它們產生了會偷取能量的蛋白質。在某個時期,這種寄生在生物體內的微生物失去了這些會偷取能量的基因,而得到了另一個能夠提供宿主能量的基因,便成為今日的粒線體。研究結果刊登在2014年10月的《科學公共圖書館.總刊》。

有些科學家對這篇論文的結論提出質疑,在麻州大學阿模斯特分校研究粒線體起源的瑟西(Dennis Searcy)表示,當作者認定粒線體是立克次體的後裔時,便錯誤解釋了它們的演化樹,這樣的誤判明顯破壞了分析結果。在加拿大達豪士大學研究粒線體演化的葛瑞(Michael Gray)認為,由於胞器的演化十分迅速,因此在胞器還身為獨立生活的微生物時,判定它們屬於演化樹的哪一特定分支十分困難。

吳認為,他們研究已經盡可能減少誤差,同時也承認需要有更好的模型來釐清演化上的親緣關係。他說:「無論如何,還有更多研究要做,演化樹中還存在眾多未知的空白。」


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