南极深湖惊现“微型捕食者”！古菌的寄生生存法则

古菌作为地球上古老的生命形式之一，长期以来被认为是单细胞生物中的“另类”。它们在极端环境中的生存能力引发了科学家对它们生理、生态功能的广泛关注。科学家一直对极端环境下生存的生物抱有极大的好奇心。南极的深湖，以其极低的温度、极高的盐度，成为研究生命极限和适应性的理想场所。

南极深湖。摄影：里卡多·卡维基奥利教授（Professor Ricardo Cavicchioli）。图片来源：uts.edu.au

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，一项由悉尼科技大学、荷兰皇家海洋研究所等多家机构研究人员共同完成的研究，于2024年8月2日发表在《自然通讯》期刊上。该研究首次揭示了生活在南极极端环境下的古菌（archaea）中存在一种令人惊讶的寄生行为。

长期以来，人们对古菌的认知主要集中在它们对极端环境的适应能力上。然而，这项最新研究将人们的视线引向了古菌的生态角色。研究人员在南极深湖（Deep Lake）中发现了一种特殊的古菌，它们不仅能够在极寒、高盐的环境中生存，还进化出了一种独特的生存策略——寄生。

上图：电子显微镜下显示了寄生的南极纳米盐古菌（Ca. Nha. antarcticus）附着在其宿主深湖古菌（Hrr. lacusprofundi）上的图像。摄影：乔舒亚·N·汉姆（Joshua N. Hamm）。图片来源：uts.edu.au

上图：宿主生物深湖古菌（Halorubrum lacusprofundi）是一种喜盐生物，也分布在澳大利亚的赫特湖（Hutt Lagoon）粉红湖中。摄影：Yan Liao。

这些古菌属于DPANN古菌（DPANN archaea）这一支系，其特点是体型微小、基因组简化、代谢能力有限。研究人员通过先进的显微技术，观察到DPANN古菌能够附着在另一种噬盐古细菌（Halorubrum lacusprofundi）的古菌上，并最终侵入宿主细胞，导致宿主细胞破裂死亡。这种行为与病毒的感染过程极为相似。

具体来说，这个研究发现，这种古菌在与宿主细胞的相互作用中表现出类似“捕食”的行为，能够导致宿主细胞的裂解。研究团队通过活体荧光显微镜、低温相关光电子显微镜和电子冷冻断层扫描等技术，观察到Nanohaloarchaeum antarcticus在宿主细胞内积累并引发宿主细胞破裂。这一发现首次为古菌的捕食性行为提供了实验证据。

上图：实时荧光观察和qPCR分析结果证实了Ca. Nha. antarcticus能够侵入Hrr. lacusprofundi细胞、并引起其破裂。图片来源：Hamm, J.N., Liao, Y., von Kügelgen, A. et al.

研究人员认为，DPANN古菌的寄生行为在南极生态系统中扮演着重要的角色。它们不仅能够通过捕食获得营养，还能够通过释放宿主细胞中的物质，为其他微生物提供食物来源，从而影响整个生态系统的物质循环。这项研究不仅深化了人们对古菌生态学功能的理解，也为研究地球上其他极端环境中的微生物提供了新的视角。此外，这项发现也为开发新型抗生素和治疗方法提供了潜在的启示。

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编译 | 王芊佳
编辑 | Samantha
排版 | 绿叶

参考资料略