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海生蠕虫以稳定的致命毒药为食

如果你认为吃快餐、糖果、汽水和红肉是危险的,可以尝试吃一氧化碳和硫化氢。马克斯·普朗克研究所的研究人员发现,这是一种小型海生蠕虫奥拉维乌斯·阿尔加维斯的食物,这种蠕虫在厄尔巴岛沿岸的海洋中靠这些毒物繁衍生息。

在《国家科学院院刊》上发表的一项研究中,不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所( Max Planck Institute of marial merical )和格雷夫斯瓦尔德大学( Greifswald University )的科学家与来自意大利弗赖堡( Freiburg )和美国的同事一起发现,一只小海生蠕虫,由于生活在厄尔巴岛外的沙沉积物中食物供应不足,必须处理剧毒菜单:这种蠕虫以一氧化碳和硫化氢

由于数以百万计的共生细菌生活在它的皮肤下,这种蠕虫——阿尔加维乌斯?阿尔加维乌斯,可以靠这些毒物繁衍生息。他们利用一氧化碳和硫化氢的能量为蠕虫制造食物。共生体就像植物一样,通过将二氧化碳固定在碳水化合物中,而不是利用来自太阳的光能,共生体利用来自一氧化碳等化合物的能量。位于不来梅的马克斯·普朗克研究所共生小组的负责人妮可·杜比勒解释说:“它们这样做非常有效,以至于蠕虫在进化过程中失去了整个消化系统,包括嘴巴和肠道,只能通过共生体进食。”。

然而,一氧化碳和硫化氢绝不是这种蠕虫赖以生存的唯一能源。蠕虫体内的一些共生细菌可以从环境中吸收氢和有机营养,即使它们的含量很小。阿尔加维乌斯也有其他诀窍让它在营养不良的环境中生存:与大多数动物不同,它们不能回收废物,必须排泄,蠕虫可以进一步利用这些,这也要归功于它的共生微生物。共生体是真正的回收大师,当它使用的产品仍然含有大量的能源为自己的目的,但不再对蠕虫有任何用处。“这就是为什么蠕虫不仅能减少消化系统,还能减少肾样的排泄器官,”杜比利尔强调,“这是其他海洋动物所没有发现的。”。“

为了进行研究,研究人员使用了元蛋白质组学和代谢组学等尖端技术的组合,这使得分析生物体内的大部分蛋白质和代谢产物成为可能。元蛋白质组学分析提出了一个特殊的挑战,因为它要求研究人员分离共生体和宿主的细胞。格雷夫斯瓦尔德大学药剂学研究所的Thomas Schweder解释说:“利用元蛋白质组学,我们能够鉴定成千上万种蛋白质,并把它们分配给共生关系中的个体伴侣。这使我们对细菌共生体的代谢及其与宿主的相互作用有了直接的了解。“

研究人员在分析中发现蠕虫体内含有大量的蛋白质,这些蛋白质使蠕虫能够利用一氧化碳作为能源,因为这种气体有毒。Nicole Dubiliers研究小组的博士生曼纽尔·凯鹏华盈( Manuel Kleiner )说:“而且,我们无法想象蠕虫环境中存在一氧化碳,所以我们惊讶地发现厄尔巴岛沙沉积物中的一氧化碳浓度如此之高。

Nicole Dubilier已经与这种蠕虫合作了15年多:“我们很久以前就知道,阿尔加维乌斯的共生细菌可以相互作用,利用富含能量的硫化合物获取能量。“但直到现在,研究人员才能够找到其他代谢途径并发现新能源。该研究强调了用元蛋白质组学和代谢组学补充宏基因组分析的重要性。“蠕虫为我们提供了一个进化力量的例子。在数百万年的时间里,适应和选择已经导致了最佳适应的宿主-共生体系统的发展。这些看似温和的蠕虫是一个很好的模型,有助于更好地理解其他复杂的共生现象,比如人类肠道的共生现象。”。资料来源:马克斯·普朗克研究所