@ 2018.03.27 , 19:00
15

科学家们混合细菌和古菌的膜创造了新的生命形式

生命之树由三个领域组成:古生菌、细菌和真核生物。前两种都是原核生物,或没有细胞核的单细胞生物。但是最初的生命形态是什么样子的呢?科学家们怀疑细菌和古菌是由一种假设的、距今最近的、宇宙生命的共同祖先(Last Universal Common Ancestor简称Luca)进化而来的,因为生物体的细胞膜是不稳定的脂质混合物。

荷兰格罗宁根大学的研究人员创造了一种大肠杆菌,它的膜是细菌和古生菌的混合物。他们发现这种混合膜是稳定的,反驳了主流的的“脂类不互溶”假说。

一种混合膜的新生命形式

细菌的膜是由直链脂肪酸组成的,这些脂肪酸通过酯与由甘油-3-磷酸构成的主链相连。古菌的主链是由甘油-1-磷酸构成,异戊二烯类化合物通过乙醚键与之连接。根据“脂类不互溶”假说,磷脂混合膜的稳定性不如单一磷脂的均匀膜稳定。“所以最终分裂发生了,导致了细菌和古细菌的两个领域,“格罗宁根大学分子微生物学教授ArnoldDriessen评论道。

这种分裂如果曾经发生过那它一定发生在三十五亿年前。唉,这个原始事件还没有被记录在化石中,这使得德雷森和他的同事只有一个可行的选择:利用逆向思维,以混合膜创造一个微生物。

格罗宁根大学的研究人员并不是第一个尝试这项工作的人。然而,先前的试验普遍用不超过1%的古菌脂类来设计细菌。Driessen和他的同事们因为使用了一种新的方法,他们设计了一个由惊人的30%古菌脂质组成的活细胞,因此取得了巨大的飞跃。

“主要的挑战是如何让大肠杆菌细胞合成大量的醚脂。在工作中有两个关键因素,除了乙醚脂质途径的酶外,我们最近发现了古醇合成酶;而大肠杆菌MEP/DOXP途径刺激异戊二烯类生物合成的基因复制常常处于较低水平。当两者结合在一起时,这就导致了大肠杆菌中大量的醚脂的生物合成。”

科学家们混合细菌和古菌的膜创造了新的生命形式
credit:123RF

在新合成的大肠杆菌中,他们用考古学等效物(古甘油)替代构成细菌膜基本双层的脂类(磷脂酰甘油)。尽管发生了这种转变,但细菌生长正常且稳定,这驳斥了混合膜本身不稳定的假设。这种新的生命形式也与未经修饰的大肠杆菌有所不同(如更细长的细胞)。

虽然它实际上反驳了“脂分”假说,但这项研究确实提供了一些关于是什么导致细菌/古细菌分裂的线索。其一,古菌酶对古细胞膜脂类起着关键作用,但在它们催化的反应中,它们的特异性不如细菌。Ddriessen相信酶的特异性可能是导致这种分裂的原因之一。

无论如何,这是一个具有挑战性的调查,因为逆向工程的过程还远远不够完美。首先,研究人员改造了一种经过35亿年进化而成的现代大肠杆菌。我问Driessen他认为科学家离模拟原始生物体有多远时,他表现的并不是很乐观,他说:“显然我们还有很长的路要走,因为原始有机体有着完全不同的蛋白质组成。如果这样说你能理解的话,我们需要模拟的是一种混合的异向膜,我们的数据显示,它会促生一个稳定的,脂质分裂不是由内在的胰岛素驱动的有机体。当然,这是对一个系统的测试,这个系统要进化成现在的样子,而膜蛋白被用来在同质膜中发挥作用。显然,这些膜蛋白的功能大多是被用于这样的‘原生’膜。”

接下来,研究人员计划设计一种完全依赖于古乙醚脂的大肠杆菌。

Ddriessen表示:“我们希望用磷脂酰乙醇胺(AE)替代全磷脂酰乙醇胺(PE),制成完全依赖于古乙醚脂类的大肠杆菌。然而,这并不是什么容易的事情。PE是一种非双层脂质,AE表现出更为复杂的相行为,因此它可能无法完全替代PE变现出的多态行为,而这种多态行为是大肠杆菌生存所必需的。合成生物学可能能够构建假定的原始生命形式,这样,进化就可以在实验室中被重新演示,这样我们就可以开始测试或者挑战进化理论。这对于一个实验进化的分子生物学家来说是一个挑战,我们需要离开理论,在实验上验证假设。”

本文译自 zmescience,由译者 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.8
赞一个 (8)

TOTAL COMMENTS: 15+1

  1. 食品级怪蜀黍
    @4 weeks ago
    3753124

    感觉是一个恐怖片题材

  2. 3753136

    该科学家已被击毙,😂

  3. 3753138

    卡西莫夫《神们自己》

  4. AquariusXD
    @4 weeks ago
    3753141

    真正的粉丝……

    是以绿豆制成,也可由玉米淀粉或者地瓜淀粉制作,但品质不如绿豆粉丝,因绿豆中的直链淀粉最多,煮时不易烂,口感最为滑腻

  5. waterfish
    @4 weeks ago
    3753159

    这将会是一个恐怖的开端,搞不好将会载入史册

  6. 3753169

    作吧你们就

  7. 3753216

    感觉这帮人就是在花式作死的边缘小心翼翼地试探

  8. 斐斯太洛溪
    @4 weeks ago
    3753220

    膜,生命!

  9. Toutye
    @4 weeks ago
    3753227

    @LZZY: 你们太怂了,连作死都不敢

  10. 树大招风
    @4 weeks ago
    3753272

    科学也搞膜法??!!

  11. 荒废千年
    @4 weeks ago
    3753279

    在新合成的大肠杆菌中,他们用考古学等效物(古甘油)替代构成细菌膜基本双层的脂类(磷脂酰甘油)

    考古学等效物 ===> 存在于古菌的等效物

  12. 鱼鱼鱼葱卷
    @4 weeks ago
    3753312

    是 film 还是 membrane

  13. 3753538

    上学期才学完古菌磷脂

  14. 地平线的旅者
    @4 weeks ago
    3753587

    远古细菌被复苏混合当代细菌,结果细菌泄露,人类没有疫苗,全人类卒

  15. 3754656

    有人没小心吃到被这种大肠杆菌污染的食物,拉肚子拉死了。

发表评论


24H最赞