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昆明动物所贾第虫(Giardia)独特的原始进化地位研究取得重要进展
日期:2012-04-27 |来源:昆明动物研究所 |作者:冯金梅 陈兵 | 【 【打印】【关闭】浏览次数:

作为单细胞原生动物的贾第虫(Giardia)因发现其存在一系列的原始特征而一度被认为是目前已知的最原始真核细胞,因而对研究真核细胞如何从原核细胞进化而来具有极为重要的意义。但也有不少学者坚持认为,这些所谓的“原始特征”应该是由于贾第虫高度适应寄生生活方式而次生性退化所致。这种“原始性”与“次生退化性”之争不仅使这类生物的进化地位迷雾重重,更重要的是制约着进化生物学相关领域的研究。

5S rRNA及其基因以及与其转录、运输和组装有关的蛋白(这里统称为5S rRNA系统)是生物界普遍存在的细胞基本功能活动系统。目前对该系统的组成和功能活动过程已十分清楚。中国科学院昆明动物研究所真核细胞进化基因组学研究组冯金梅博士在导师文建凡研究员的指导下,正是利用这一相对简单和清楚的系统对贾第虫的“原始性”还是“次生退化性”进行了甄别性的研究。他们通过系统地收集、验证及鉴定工作,获得了贾第虫的三个分离株以及与贾第虫亲缘关系较近、同属掘食类(Excavate)的两种寄生和一种自由生活的原生生物的较为完整的5S rRNA系统的相关数据,进而进行它们之间以及它们与古细菌(archaea)、一般高等真核生物的5S rRNA系统的系统比较分析。结果发现:1)不同株系的贾第虫均具有相同且简单的5S rRNA系统——不仅与普通真核生物典型的5S rRNA系统相比是最简单的,而且在这几种掘食类原生生物中也是最简单的;2)贾第虫的5S rRNA系统与古细菌的5S rRNA系统有着惊人的相似;3)寄生性物种的5S rRNA系统并不一定比自由生活物种的5S rRNA系统更为简单,相反,自由生活物种的5S rRNA系统的某些方面甚至比寄生性物种的更为简单。综合这些研究结果清楚地表明:贾第虫简单的5S rRNA系统是其原始性而非寄生退化性特征,其5S rRNA系统可能代表了从古细菌向真核生物典型的5S rRNA系统进化的早期阶段。进一步推论,贾第虫在其作为真核细胞的基本结构功能方面应该还保留了其原始性,而在其一些与寄生生活密切相关的方面则可能因寄生而发生了次生性退化。因此,贾第虫应该是结合了真核生物的原始性和次生的寄生退化性于一身的一种“嵌合体”真核生物。这一观点的提出,对真核细胞起源进化领域的研究具有重要意义。

该研究成果近期已发表在PLoS ONE (doi:10.1371/journal.pone.0036878)上。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目和中国科学院知识创新工程项目的资助。

 
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