上图：南极海冰。摄影：Joys ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）工作组（图文无关）
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古菌作为地球上古老的生命形式之一，长期以来被认为是单细胞生物中的“另类”。它们在极端环境中的生存能力引发了科学家对它们生理、生态功能的广泛关注。科学家一直对极端环境下生存的生物抱有极大的好奇心。南极的深湖，以其极低的温度、极高的盐度，成为研究生命极限和适应性的理想场所。
南极深湖。摄影：里卡多·卡维基奥利教授（Professor Ricardo Cavicchioli）。
图片来源：uts.edu.au
“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，一项由悉尼科技大学、荷兰皇家海洋研究所等多家机构研究人员共同完成的研究，于2024年8月2日发表在《自然通讯》期刊上。该研究首次揭示了生活在南极极端环境下的古菌（archaea）中存在一种令人惊讶的寄生行为。
长期以来，人们对古菌的认知主要集中在它们对极端环境的适应能力上。然而，这项最新研究将人们的视线引向了古菌的生态角色。研究人员在南极深湖（Deep Lake）中发现了一种特殊的古菌，它们不仅能够在极寒、高盐的环境中生存，还进化出了一种独特的生存策略——寄生。
上图：电子显微镜下显示了寄生的南极纳米盐古菌（Ca. Nha. antarcticus）附着在其宿主深湖古菌（Hrr. lacusprofundi）上的图像。摄影：乔舒亚·N·汉姆（Joshua N. Hamm）。图片来源：uts.edu.au
上图：宿主生物深湖古菌（Halorubrum lacusprofundi）是一种喜盐生物，也分布在澳大利亚的赫特湖（Hutt Lagoon）粉红湖中。摄影：Yan Liao。
这些古菌属于DPANN古菌（DPANN archaea）这一支系，其特点是体型微小、基因组简化、代谢能力有限。研究人员通过先进的显微技术，观察到DPANN古菌能够附着在另一种噬盐古细菌（Halorubrum lacusprofundi）的古菌上，并最终侵入宿主细胞，导致宿主细胞破裂死亡。这种行为与病毒的感染过程极为相似。
具体来说，这个研究发现，这种古菌在与宿主细胞的相互作用中表现出类似“捕食”的行为，能够导致宿主细胞的裂解。研究团队通过活体荧光显微镜、低温相关光电子显微镜和电子冷冻断层扫描等技术，观察到Nanohaloarchaeum antarcticus在宿主细胞内积累并引发宿主细胞破裂。这一发现首次为古菌的捕食性行为提供了实验证据。
上图：实时荧光观察和qPCR分析结果证实了Ca. Nha. antarcticus能够侵入Hrr. lacusprofundi细胞、并引起其破裂。图片来源：Hamm, J.N., Liao, Y., von Kügelgen, A. et al.
研究人员认为，DPANN古菌的寄生行为在南极生态系统中扮演着重要的角色。它们不仅能够通过捕食获得营养，还能够通过释放宿主细胞中的物质，为其他微生物提供食物来源，从而影响整个生态系统的物质循环。这项研究不仅深化了人们对古菌生态学功能的理解，也为研究地球上其他极端环境中的微生物提供了新的视角。此外，这项发现也为开发新型抗生素和治疗 *** 提供了潜在的启示。
研究全文>>
感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看该研究的全文：
Hamm, J.N., Liao, Y., von Kügelgen, A. et al. The parasitic lifestyle of an archaeal symbiont. Nat Commun 15, 6449 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-49962-y
【古菌】
古菌（archaea）是一类独特的单细胞微生物，与细菌（bacteria）和真核生物（eukarya）一起构成了生命的三大谱系。古菌在细胞结构和生物化学特征上与细菌有所不同，它们的细胞膜和细胞壁成分独特，并且在基因组结构和转录、翻译过程中的机制上与真核生物更为接近。
古菌作为一类独特的微生物，其在极端环境中的生存能力以及在生命起源和进化中的重要地位，是现代微生物学研究的热点之一。许多古菌能够在极端环境中生存，如高温、高盐度、高酸性或厌氧环境。例如，嗜热古菌（thermophiles）可以在高温环境下繁衍生息，而嗜盐古菌（halophiles）则能在极高盐度的环境中生存。古菌的细胞膜由特殊的脂质构成，这些脂质比细菌和真核生物中的脂质更为稳定，能够在极端条件下维持膜的完整性。古菌在自然界中扮演着重要角色，它们参与了生物圈的许多重要过程，如氮循环和甲烷生成（特别是反刍动物的消化系统中产生的甲烷）。从遗传和代谢的角度来看，古菌的基因组和转录、翻译机制与真核生物有许多相似之处，这使得古菌在研究生命的起源和进化中提供了重要线索。从应用上看，古菌不仅在极端环境中显示出独特的生物学特征，而且其在生物技术和生物医学中的应用潜力也不断在被挖掘出来。比如，古菌中某些酶类的耐高温特性使它们在工业过程中成为重要的催化剂。
【DPANN古菌】
DPANN古菌（DPANN archaea）是一类基因组极小、代谢能力有限的古菌，其在生态系统中扮演着重要的角色。由于其小型基因组，DPANN古菌依赖于其他微生物进行生存和繁殖。科学家们通过先进的技术，如样品染色、活体荧光显微镜和电子显微镜，研究了这些古菌与宿主微生物的相互作用，并发现它们可能具有寄生性行为。DPANN古菌的研究不仅有助于理解古菌在极端环境中的适应机制，还为生命起源及其演化提供了重要线索。
本文仅代表资讯，不代表平台观点。供参考。
编译 | 王芊佳
编辑 | Samantha
排版 | 绿叶
【参考资料】
https://www.uts.edu.au/news/health-science/ancient-antarctic-microorgani *** s-are-aggressive-predators
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49962-y
https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240802132929.htm
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