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这种生物可以不用呼吸?

2020-05-14    来源:科普中国-科学原理一点通

  众所周知,氧气是生物赖以生存的必备条件。自然界中的植物、动物、微生物,都普遍存在呼吸现象。呼吸氧气被视为多细胞动物的一项基本特征,但凡事并无绝对,大自然总是能带给我们一些意外。

  以色列科学家发现,一种名为“鲑居尾孢虫”的寄生虫不需要呼吸氧气就能获得能量,他们已经证实“鲑居尾孢虫”的体内没有线粒体基因组,因此无法呼吸。这也是地球上已知的首个不呼吸的动物。

  

  线粒体基因组是动物线粒体内虽小但至关重要的DNA部分,包括负责呼吸作用的基因。“鲑居尾孢虫”是一种感染鲑鱼的寄生虫。特拉维夫大学的多萝西·霍雄领导的团队对“鲑居尾孢虫”进行显微镜和基因组分析后发现,与其它所有已知动物不同,这种寄生虫没有线粒体基因组。此外,美国俄勒冈州立大学微生物学系资深副研究员艾特金森共同撰写研究也指出,不到10个细胞的“鲑居尾孢虫”是类似水母与珊瑚的黏体动物,也是常见的鲑鱼寄生虫。它们之所以能适应鲑鱼体内几近无氧的环境,是因为“鲑居尾孢虫”没有粒线体基因组。粒线体会把食物转化成能量,没有粒线体基因组,它就无须复制无用之物的基因,能量就能储存下来了。

  在我们的认知中,动物普遍是拥有许多基因的多细胞生物,这些基因进化得越来越复杂。而在显微镜下观察时,“鲑居尾孢虫”的孢子看起来像蓝色的精子细胞,有两条尾巴和一双椭圆形、类似外星人的眼睛。那些酷似“眼睛”的细胞实际上是刺细胞,它们在需要时可以帮助寄生虫附着于宿主上,是“鲑居尾孢虫”在其进化过程中没有放弃的特征之一,但刺细胞内不含毒液。通过研究发现,“鲑居尾孢虫”如果失去了组织、神经细胞、肌肉等,它也就失去了呼吸能力。这种基因萎缩对这类寄生虫来说可能是一件好事,这使它能尽可能快且频繁地繁殖。

  目前,“鲑居尾孢虫”如何在不呼吸的情况下获取所需能量仍是未解之谜。专家推断,或许“鲑居尾孢虫”可能从鲑鱼的细胞中获取氧气,或者它可能已经进化出了类似于单细胞生物的生存方法,也或者它是依附已制造能量的宿主,借着吸收宿主的分子维系生命。但这些推断也都只是猜测,答案还需要进一步研究才能确定。

  本文由九江市柴桑区第二中学高级教师黄少华进行科学性把关。

  本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创,转载时务请注明出处。

  作者: 邢紫巍