瑞典研究發現粒線體的先祖並非源自立克次體目

【本刊訊】粒線體(mitochondria),為細胞內生產能量三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)的所在地,由於它存在於大多數的真核細胞內,因此,關於這個存在於真核細胞(如動植物、真菌)裡的胞器,則為考究生命起源的關鍵。

儘管演化證據(phylogenetic evidence)表明,α 變形菌(alphaproteobacteria)可能為粒線體的先祖,然而,最接近粒線體的α 變形菌採樣仍讓實驗產生相互矛盾的結果,使得關於粒線體的身份問題更趨複雜。瑞典烏普薩拉大學(Uppsala University)細胞與分子生物學系的研究人員艾提瑪(Thijs Ettema)亦表示,目前尚未確認其真正的親屬,也是多年來該議題未能達成共識的主因之一。

話雖如此,在現今多數的研究中認為粒線體是由立克次體目(Rickettsiales,變形菌門的一目)演化而來。不過,烏普薩拉大學的研究團隊認為這很有可能只是個假象。該研究的結果日前發表在Nature 期刊中,論文中的主旨在於重新評估粒線體在演化上的位置。

研究團隊鎖定具備許多未表徵的α變形菌族群,即海洋環境基因組(metagenome)數據組作為研究對象,並增加12 個α 變形菌不同分支的採樣,每一支都代表著該菌的子群體。除此之外,團隊也特別針對長枝吸引效應(long branch attention,即分析親緣時,將高度不相似的支系分在一組)與組成偏倚假象(compositional bias artefacts)進行分析。根據演化分析的結果發現,粒線體並非由立克次體目或其他目前公認的α 變形菌譜系演化而來,而是發展自α 變形菌採樣在分支前的變形菌門譜系。

分析出這項結果的研究團隊解釋,粒線體跟立克次體目在演化上有很多相似之處,然而,後續它們也各自發展出不同的演化形式,因而造成誤解。而對於該實驗的突破之處,此研究的第一作者馬特金(Joran Martijn)認為,擴大設定α 變形菌的基因組,有助於研究能更精確地定位出粒線體的演化位置,也因為透過更多分支的研究,才能找出先前研究問題的癥結點。

不過,事實上,該研究尚未實際證實粒線體的真實親屬,艾提瑪對此表示,即便感到有些失望,但未來仍會持續針對粒線體的親屬關係進行更進一步的確認。作為真核生物演化上的關鍵指標,粒線體對其有著深遠的影響,若能瞭解粒線體的源頭,便可望揭開更多生物演化上的謎團。

新聞來源:Joran Martijn et al., Deep mitochondrial origin outside the sampled alphaproteobacteria, Nature, 2018.

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