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測序，研究人員發(fā)現(xiàn)了一批與任何已知生物都對不上的遺傳片段。拼接重建之后，一個(gè)約23.8萬堿基對的環(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49萬堿基對，而納米古菌本身已經(jīng)是教科書里“極端簡化生命"的代表案例。新發(fā)現(xiàn)的蘇庫納古菌，只有這位“最簡前輩"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，能量代謝沒有，氨基酸合成沒有，維生素生產(chǎn)也沒有。

研究團(tuán)隊(duì)用了一個(gè)簡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。

在生命之樹上，基因比對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，蘇庫納古菌的基因組簡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)庫時(shí)，他們在多個(gè)大洋區(qū)域都找到了與蘇庫納古菌親緣相近的遺傳序列。這說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。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)、生長速率和營養(yǎng)循環(huán)效率。如果蘇庫納古菌及其近親真的廣泛寄生于海洋浮游生物中，它們對海洋生態(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、更簡化、更奇異。如果極端簡化的寄生性生命體能在地球海洋中大量存在且長期不被察覺，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。