不是病毒也不是細(xì)菌，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)不屬于任何生物類別的生命

科學(xué)家在海洋浮游生物的DNA里，找到了一種讓教科書陷入沉默的微生物。

它不是病毒，不是細(xì)菌，甚至不像任何人熟悉的細(xì)胞，它卡在“活的"和“不那么活的"之間，幾乎讓所有現(xiàn)有的生物學(xué)標(biāo)簽失效。

基因組小到令人不安

這個(gè)由日本科學(xué)家領(lǐng)銜、聯(lián)合達(dá)爾豪斯大學(xué)和筑波大學(xué)完成的研究，描述了一種被命名為"奇跡坎迪達(dá)圖斯·蘇庫(kù)納古菌"的微型生命體，相關(guān)成果發(fā)表于bioRxiv預(yù)印本平臺(tái)。

故事的起點(diǎn)是一次常規(guī)的海洋浮游生物DNA測(cè)序，研究人員發(fā)現(xiàn)了一批與任何已知生物都對(duì)不上的遺傳片段。拼接重建之后，一個(gè)約23.8萬(wàn)堿基對(duì)的環(huán)狀基因組浮出水面。

這個(gè)數(shù)字需要一個(gè)參照才能感受到它有多極端。此前古菌中基因組最小的紀(jì)錄保持者是納米古菌，大約擁有49萬(wàn)堿基對(duì)，而納米古菌本身已經(jīng)是教科書里“極端簡(jiǎn)化生命"的代表案例。新發(fā)現(xiàn)的蘇庫(kù)納古菌，只有這位“最簡(jiǎn)前輩"基因組大小的一半。

更耐人尋味的是，這個(gè)微小基因組里裝的是什么。它幾乎把所有遺傳資源都押注在一件事上：復(fù)制自己。讀取DNA的核糖體指令保留了，復(fù)制DNA的核心機(jī)制保留了，但其他幾乎一切都被刪除了，能量代謝沒(méi)有，氨基酸合成沒(méi)有，維生素生產(chǎn)也沒(méi)有。

研究團(tuán)隊(duì)用了一個(gè)簡(jiǎn)潔得近乎殘忍的描述：這是“一個(gè)只保留了復(fù)制核心的細(xì)胞實(shí)體"。

細(xì)胞與病毒之間，有一條模糊的邊界

蘇庫(kù)納古菌讓研究者困惑的地方，正在于它同時(shí)擁有兩種截然不同的生命策略的特征。

它不是病毒。病毒沒(méi)有核糖體，不能自己合成蛋白質(zhì)，必須完全劫持宿主的細(xì)胞機(jī)器才能復(fù)制。蘇庫(kù)納古菌自己制造核糖體，自己轉(zhuǎn)錄信使RNA，這些都是典型的細(xì)胞行為。

Sukunaarchaeum mirabile的顯微鏡視圖，這是新描述的古菌，擁有古菌中已知最小的基因組之一。

但它的生活方式又極其像病毒。它把幾乎全部基因組都奉獻(xiàn)給了“制造更多自己"這一目標(biāo)，同時(shí)將所有代謝需求完全外包給宿主，不產(chǎn)出任何回報(bào)，是一個(gè)純粹的寄生者。

《科學(xué)》雜志對(duì)這項(xiàng)研究的報(bào)道稱其DNA“幾乎完全專注于復(fù)制"，并暗示蘇庫(kù)納古菌可能正處于傳統(tǒng)細(xì)胞和完全病毒策略之間某條進(jìn)化路徑上的節(jié)點(diǎn)位置。

在生命之樹(shù)上，基因比對(duì)將它歸入古菌域的一個(gè)全新分支，與此前已知的所有古菌類群都有明確區(qū)別。古菌是地球上三大生命域之一，包含大量生活在極端環(huán)境中的微生物，本身就以"奇異"著稱。但即便在這個(gè)以極端為常態(tài)的類群里，蘇庫(kù)納古菌的基因組簡(jiǎn)化程度依然超出了所有預(yù)期。

目前，這種古菌只在一種叫做“帝王席夏藻"的浮游甲藻中發(fā)現(xiàn)，這是一種漂浮于溫暖海域的單細(xì)胞藻類。蘇庫(kù)納古菌寄居其中，只取不予，是已知的首例寄生性古菌。

然而，當(dāng)研究人員檢索全球海洋DNA數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，他們?cè)诙鄠€(gè)大洋區(qū)域都找到了與蘇庫(kù)納古菌親緣相近的遺傳序列。這說(shuō)明它并不是一次偶然的奇異發(fā)現(xiàn)，而很可能代表著一個(gè)分布廣泛但此前完全被忽視的隱秘生命類群。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)的生態(tài)含義，比它的分類學(xué)意義更讓海洋科學(xué)家警覺(jué)。浮游生物群落是海洋碳循環(huán)的引擎，是支撐整個(gè)海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。寄生關(guān)系能夠深刻改變宿主的代謝狀態(tài)、生長(zhǎng)速率和營(yíng)養(yǎng)循環(huán)效率。如果蘇庫(kù)納古菌及其近親真的廣泛寄生于海洋浮游生物中，它們對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響就不是一個(gè)可以忽略的小注腳，而是一個(gè)需要認(rèn)真對(duì)待的未知變量。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還為天體生物學(xué)提供了一個(gè)新的思維框架。當(dāng)科學(xué)家討論火星或木衛(wèi)二冰下海洋中可能存在的生命時(shí)，默認(rèn)的想象通常是某種自給自足的微生物，一個(gè)完整的、獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的細(xì)胞。

蘇庫(kù)納古菌提醒我們，生命的實(shí)際形態(tài)可能比任何教科書圖示都更依賴、更簡(jiǎn)化、更奇異。如果極端簡(jiǎn)化的寄生性生命體能在地球海洋中大量存在且長(zhǎng)期不被察覺(jué)，那么在其他星球上尋找生命的策略，或許也需要把“藏在別的生物體內(nèi)的遺傳搭便車者"納入考量。

一滴海水，重寫了關(guān)于生命邊界的一部分定義。更多的定義，可能還等著被重寫。