研究人员在一个海洋微生物系统中发现了一种新型的共生古菌,其基因组高度精简,长度仅为238 kbp,且极度偏向遗传信息处理,表现出基因组极度减少的特征。其基因组主要编码DNA复制、转录和翻译的机制。它几乎缺乏所有代谢途径,因此完全依赖于宿主的代谢。该古菌被暂时命名为Candidatus Sukunaarchaeum mirabile,本质上是一个仅保留复制核心的细胞实体,并且已经进化到接近病毒的生存方式。由于Sukunaarchaeum mirabile似乎连接着细胞实体和病毒,这一发现不禁让人思考细胞生命的最低生存要求。
甲藻是一类真核单细胞藻类,具有两种不同的鞭毛。它们大多是海洋浮游生物,已知能够维持共生微生物群落。
最近一项研究对与甲藻Citharistes regius相关的细菌进行单细胞基因组扩增,结果发现其中存在一段长度为238 kb的罕见环状序列,其GC(鸟嘌呤-胞嘧啶)含量仅为28.9%。研究发现,该序列代表了一种原核生物的完整基因组。进一步分析表明,携带该基因组的生物体是一种古菌。迄今为止,已知最小的古菌完整基因组是Nanoarchaeum equitans的490 kb基因组。本研究发现的古菌基因组大小不到Nanoarchaeum equitans的一半,但却高度完整。进一步研究证实,该基因组确实代表了一种完整的古菌基因组,并被命名为Candidatus Sukunaarchaeum mirabile。
新发现的古菌Ca. Sukunaarchaeum mirabile的基因组高度简化,仅有238 kb(相比之下,典型古菌的基因组大小约为0.5至5.8 Mbp,而病毒的基因组大小则在2 kb至1 Mbp以上)。此外,该古菌还表现出对遗传信息处理的极端功能偏好。它主要编码DNA复制、转录和翻译的机制。由于缺乏几乎所有代谢途径,它完全依赖于宿主进行代谢。
奇异苏库那古菌(Ca. Sukunaarchaeum mirabile)与病毒相似,都拥有一个极简的基因组,用于遗传自我延续,并且由于代谢减少而必须完全依赖宿主。然而,与病毒不同的是,奇异苏库那古菌拥有自身的核心转录和翻译机制以及核糖体。它并不缺乏核心复制机制基因,也不依赖宿主进行复制。这是细胞实体与病毒之间的关键区别。奇异苏库那古菌本质上是一种细胞实体,它仅保留了自身的复制核心,并进化出接近病毒的生存方式。
苏库那古菌(Sukunaarchaeum mirabile)的发现似乎是细胞实体和病毒之间的联系,这不禁让人思考细胞生命的最低要求。
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参考文献:
- 原田 R., 等 2025. 仅保留复制核心的细胞实体:具有极简基因组的隐藏古菌谱系。bioRxiv 预印本。提交于 02 年 2025 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1101/2025.05.02.651781
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