圣彼得堡大学的微生物学家,以及米兰大学,比萨大学和帕维亚大学的研究人员,发现了一种新的Rickettsiales-Deianiraeaceae细菌。这是类立克次体细菌的第一份报告,它显示出独特的细胞外生活方式,实际上是捕食者。
Deianiraeaceae已成为立克次氏体中的第四个家族,目前包含一个属,Deianiraea。所有先前研究的立克次氏体都是专性细胞内特异性寄生虫。相比之下,Deianiraea不仅从外部攻击受害者,而且在整个生命周期中都不会进入宿主细胞。Deianiraea定殖于纤毛虫草履虫的细胞外表面:捕食性细菌攻击纤毛虫并在其表面复制,获取受害者的资源,并最终生命。
新发现的细菌Deianiraea的名字是指Heracles的妻子Deianira的神话,他不知不觉地用一种用Hydra毒液中毒的长袍杀死了她的丈夫。“同样地,Deianiraea细菌杀死纤毛虫,像中毒的外衣一样覆盖宿主细胞,”圣彼得堡大学微生物学系教授,国际研究团队成员Alexey Potekhin指出。
微观世界的捕食者
这种新型细菌是偶然发现的。Natalia Lebedeva是该研究的共同作者之一,也是圣彼得堡大学研究园微生物培养中心的领先专家。她从塞浦路斯拉纳卡的废水流中取样。水样的微生物分析表明它含有大量的纤毛虫。实验室观察显示纤毛大量丢失,用于运动和喂养。这导致受影响的纤毛虫死亡。其他的参数,加入同一文化,也很快就死了。仔细观察受影响的纤毛虫后,很明显细胞表面的分离区域被紧密堆积的细菌所覆盖 - 此时此刻不为科学所知。
“这些天很少发现新的细菌家族。无论这个家族可能属于什么样的顺序,它总是一个重要的发现。在我们的案例中,一个新的家庭已经被发现在一个非常好的研究秩序 - 立克次体中。以前,在样本中只检测到相关细菌的DNA。因此,细菌被归类为类立克次体,因为科学家们无法将它们放入现有的家庭系统中。这是我们第一次发现分子系统发育分析使我们能够重新组装所有数据片段,从而建立一个新的细菌家族 - Deianiraeaceae。可以说我们很幸运,“Alexey Potekhin说。
强大且几乎独立
与其他类似立克次氏体的细菌不同,Deianiraea不仅能够复制 - 在细胞外复制 - 而且还能够通过减少对宿主的依赖来维持自身。“与所有其他立克次氏体相比,Deianiraea具有更高的合成氨基酸的能力。它可以合成16种氨基酸,包括其他代表无法产生的8 种氨基酸 .20种主要氨基酸中的 16 种几乎是全套氨基酸。其余部分最有可能从其受害者处获得,但我们不确定这一点。此外,Deianiraea可以合成核苷酸:其他立克次氏体不会这样做因为它们从宿主那里接收它们,“Alexey Potekhin解释说。
Deianiraea的另一个特点是它有几种分泌系统。在细菌中,这使得蛋白质分泌也可以用于与其他细胞的相互作用。Deianiraea确实有专门的分泌系统与其他细菌相互作用。它还具有专门的IV型分泌系统,推定它可以与纤毛虫建立联系。目前,研究人员尚未确定寄生虫 - 宿主细胞相互作用的确切机制,以及细菌可从纤毛虫或其他宿主生物中获得的机制。
与线粒体有关
立克次氏体的顺序包括三个先前已知的与真核生物相关的细胞内共生体和寄生虫的高度多样化代表的家族,包括动物和人类病原体(例如斑疹伤寒)。有人提出,所有类立克次体可能与线粒体共有一个共同的祖先。线粒体在所有真核细胞中负责ATP合成,即能量代谢。新型细胞外立克次氏体细菌的发现表明线粒体的进化路径可能不同,与之前的假设相反。
对立克次氏体顺序的现代家族的细胞内寄生虫的生活方式的适应性将在后来并行地并且在不同的亚谱系中独立地进化。Deianiraea的发现促使我们重新开启关于线粒体的祖先将在原真核生物体内建立起来的时间的争论,以及这种线粒体祖先所具有的特殊性状,“科学家总结道。