南極深湖深處的“微型捕食者”

在地球的極端環(huán)境中，生命以超乎想象的形式展現(xiàn)其頑強與多樣性。南極，這片被冰雪覆蓋的大陸，最近有一項在深湖中隱藏的秘密由澳大利亞悉尼科技大學(xué)、荷蘭皇家海洋研究所等多家機構(gòu)聯(lián)合開展的研究揭開。

古菌，作為生命的三大譜系之一，與細菌和真核生物共同構(gòu)成了地球上的微生物世界。盡管在細胞結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)特征上與細菌有所不同，但在基因組結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中的機制上，古菌卻與真核生物更為接近。古菌的獨特之處在于其細胞膜和細胞壁成分，這些成分在極端環(huán)境下表現(xiàn)出非凡的穩(wěn)定性，使古菌能夠在高溫、高鹽、高酸及厭氧等極端環(huán)境中生存。

南極深湖，以其極低的溫度和極高的鹽度，成為研究生命極限和適應(yīng)性的天然實驗室。在這里，古菌展現(xiàn)了驚人的生存能力，它們不僅能夠在極端條件下存活，還進化出了獨特的生存策略，如寄生行為。

研究人員在南極深湖中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的古菌——南極納米鹽古菌，它們屬于DPANN古菌（一類基因組和細胞極小的共生古菌） 這一支系。

DPANN古菌以其體型微小、基因組簡化、代謝能力有限而著稱， 長期以來，科學(xué)家們對它們?nèi)绾卧谶@種極端環(huán)境中生存充滿了好奇。

通過先進的顯微技術(shù)，包括活體熒光顯微鏡、低溫光電子顯微鏡和冷凍電子斷層掃描等，研究團隊觀察到了一種令人驚訝的現(xiàn)象：南極納米鹽古菌能夠附著并侵入另一種噬鹽古細菌——深湖古菌的細胞內(nèi)，最終導(dǎo)致宿主細胞破裂死亡。這一過程與病毒的感染過程極為相似，顯示出古菌在極端環(huán)境下的一種全新生存策略——寄生。

寄生行為在生物學(xué)中并不罕見，但古菌作為寄生者的發(fā)現(xiàn)卻為微生物生態(tài)學(xué)帶來了新的啟示。南極納米鹽古菌通過寄生獲得營養(yǎng)，這種生存策略不僅提高了它們在極端環(huán)境下的生存能力，還可能對南極生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生重要影響。

研究指出，南極納米鹽古菌在侵入宿主細胞后，會積累并在細胞內(nèi)引發(fā)裂解，從而釋放宿主細胞內(nèi)的物質(zhì)。這些物質(zhì)隨后成為其他微生物的食物來源，進而影響整個生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了我們對古菌生態(tài)學(xué)功能的理解，也為研究其他極端環(huán)境中微生物的生存策略提供了新的視角。

古菌在生命起源和進化研究中的地位不可忽視。它們的基因組和轉(zhuǎn)錄、翻譯機制與真核生物有許多相似之處，這使得古菌成為研究生命起源和早期進化的重要樣本。DPANN古菌作為一類基因組極小、代謝能力有限的古菌，其寄生行為可能為生命在極端環(huán)境中的早期適應(yīng)機制提供線索。

此外，古菌的寄生行為還可能揭示微生物群落內(nèi)部復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)。在極端環(huán)境中，微生物之間的相互作用對于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能至關(guān)重要。南極納米鹽古菌的寄生行為可能只是這一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的一個環(huán)節(jié)，但其影響不容小覷。

古菌不僅在基礎(chǔ)科學(xué)研究中具有重要意義，其應(yīng)用潛力也在不斷被挖掘。例如，古菌中某些酶類的耐高溫特性使它們可在工業(yè)過程中成為重要的催化劑。此外，隨著對古菌寄生行為的深入研究，我們或許能夠從中發(fā)現(xiàn)新的抗生素和疾病治療方法。這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于解決當前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的難題，還可能為生物技術(shù)的發(fā)展開辟新的道路。

未來，隨著技術(shù)的不斷進步和研究的深入，我們有望揭開更多關(guān)于古菌寄生行為的秘密。同時，這些發(fā)現(xiàn)也將為我們理解生命在極端環(huán)境中的適應(yīng)機制和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供重要線索。

南極深湖中的“微型捕食者”——南極納米鹽古菌的發(fā)現(xiàn)，為我們展示了一種全新的微生物生存策略。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了我們對古菌的傳統(tǒng)認知，也為微生物生態(tài)學(xué)和生命科學(xué)研究開辟了新的方向。在未來的研究中，科學(xué)家們期待能夠進一步揭示古菌寄生行為的生物學(xué)機制和應(yīng)用潛力，為探索生命的奧秘和保護地球生態(tài)系統(tǒng)貢獻更多的智慧和力量。

通過這項研究，我們再次見證了生命的頑強與多樣性。在地球的每一個角落，生命都在以它獨有的方式展現(xiàn)著其無限的可能性和魅力。讓我們繼續(xù)探索、學(xué)習(xí)和保護這個美麗的星球，共同守護生命的奇跡。（ 綜合整理報道）（策劃/黃李玲）