【技术速递】军团菌的祖先——导致军团病的细菌——20亿年前感染的细胞

军团菌插图。

乌普萨拉大学的研究人员发现，军团菌的祖先早在 20 亿年前就感染了真核细胞。它发生在真核生物开始以细菌为食之后不久。这些结果在发表在《分子生物学与进化》上的一项新研究中有所描述，也有助于关于先有线粒体还是吞噬作用的先有鸡还是先有蛋的争论。

“我们的研究可以帮助我们了解有害细菌是如何产生的，以及复杂细胞是如何从简单细胞进化而来的，”该研究的负责人、医学生物化学和微生物学系进化微生物学副教授莱昂内尔盖伊说。

20 亿年前，军团菌的祖先已经具备了避免被真核生物消化的能力。相反，他们开始使用真核细胞——具有构成变形虫、真菌和人类的细胞核的复杂细胞——进行繁殖。

引起军团病(bìng)的(de)军(jūn)团(tuán)菌(jūn)属(shǔ)于(yú)一(yī)大(dà)类(lèi)称(chēng)为(wèi)军(jūn)团(tuán)菌(jūn)的(de)细(xì)菌(jūn)。所(suǒ)有(yǒu)军(jūn)团(tuán)菌(jūn)都(dōu)可(kě)以(yǐ)感(gǎn)染真核宿主：变形虫、昆虫或我们自己的细胞。

Lionel Guy，乌普萨拉大学医学生物化学与微生物学系进化微生物学副教授。学分：桑娜·多瓦特盖伊

“我们发现整个群体的祖先生活在大约 20 亿年前，当时真核生物仍在形成，从更简单的细胞进化到现在拥有的复杂细胞结构，”研究人员安德烈·古利亚耶夫 (Andrei Guliaev) 说。医学生化与微生物学系。“我们相信军团菌是最先感染真核细胞的。”

军团菌感染的第一步是真核宿主，如变形虫，通过称为吞噬作用的过程将细菌带入其细胞。变形虫的下一步将是消化这种细菌并将其部分用作能源。但是军团菌具有阻止它们被消化的分子工具，并允许它们使用变形虫作为能量来源，以便它们可以繁殖。

在这项研究中，研究人员表明，所有军团菌都具有与军团菌相同的分子工具。这表明感染真核生物的能力已经存(cún)在(zài)于(yú)所(suǒ)有(yǒu)军(jūn)团(tuán)菌(jūn)的(de)祖(zǔ)先(xiān)中(zhōng)。这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)吞(tūn)噬(shì)作(zuò)用(yòng)至(zhì)少(shǎo)与(yǔ)军(jūn)团(tuán)菌(jūn)一(yī)样(yàng)古(gǔ)老(lǎo)——20 亿(yì)岁(suì)——当(dāng)时(shí)真(zhēn)核(hé)生(shēng)物(wù)还(hái)处(chù)于(yú)进(jìn)化(huà)的(de)早(zǎo)期(qī)阶(jiē)段(duàn)。

这对进化生物学中关于真核生物如何形成的激烈辩论具有影响。哪个先出现？是线粒体，它起源于另一类细菌，成为我们细胞自身的能量工厂吗？或者是吞噬作用，这被认为是吸收线粒体所必需的，但从能量的角度来看是非常昂贵的？

“一些研究人员认为，线粒体需要为吞噬作用提供足够的能量。但我们的研究结果表明，吞噬作用首先出现——20 亿年前——而线粒体出现得更晚，”Lionel Guy 说。

参考：Eric Hugoson、Andrei Guliaev、Tea Ammunét 和 Lionel Guy 2025 年 2 月 15 日，分子生物学和进化的“军团菌中的宿主适应是 1.9 Ga，与真核发生一致” 。
DOI：10.1093；10.1093/molbev/msac037