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南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)等 |
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发现首个化能共生细胞器“龙珠” |
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本报讯(记者朱汉斌)近日,南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)教授钱培元与合作者,在南海冷泉深海无板类软体动物神龙毛皮贝中发现一种全新的宿主-细菌共生结构,并鉴定出专用于容纳和培养硫氧化共生菌的特化多层膜细胞器“dracosphera”(龙珠),揭示了深海生命对极端低氧的适应机制。相关成果发表于《自然-通讯》。
神龙毛皮贝属软体动物门尾腔纲,是首个与深海化能合成生境相关联的蠕虫状无板类软体动物,体长可达150毫米以上。研究团队在南海“海马”冷泉区发现,其密集埋藏于沉积物表面下数十厘米的黑色还原性泥层中。原位微电极测量显示,表层3毫米以下即完全无氧,深层富集高浓度硫化氢。其消化系统发生剧烈特化与退化,特化消化腺是行使化能合成的核心共生器官。含菌细胞内密集分布直径约10至15微米的球形囊泡,每个被20层以上致密脂质膜包裹,平均膜壁厚度506纳米,团队将其命名为“龙珠”。
每个龙珠内部包裹数百至上千个硫氧化共生菌,单个宿主细胞平均容纳共生菌多达1629个。龙珠内无真核细胞核与溶酶体,排除了其作为常规溶酶体进行消化的可能,表明宿主对共生菌进行长期庇护与培养。基因组分析表明,共生菌基因组高度简化至1.14Mb,具有微需氧及兼性厌氧代谢潜力。龙珠紧密的多层膜构型类似髓鞘或固氮菌囊泡,可发挥氧气扩散屏障作用,阻隔氧气接触共生菌,将微量氧气优先供给宿主线粒体,实现极端缺氧生境下能效最优化。
这一发现展示了多细胞动物演化出特化细胞器以驾驭化能共生菌的新路径,为真核生物细胞器起源与内共生演化提供了新案例。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41467-026-78965-0
《中国科学报》 (2026-11-12 第3版 综合)