2025 年 11 月 19 日
捷克查理大學(Charles University)生物科學院的研究團隊,由 Ivan Čepička 教授及其博士生 Marek Valt 領導,發現了一種稀有的單細胞生物,具有獨特的細胞結構,命名為 Solarion arienae。在發表於權威期刊《Nature》的研究中,科學家指出,這一物種以及其他幾條鮮為人知的原生生物譜系構成了一個新的真核超群(界),稱為 Disparia。Solarion 保留了先前被認為已經消失的特徵,為早期真核細胞的生物學提供了前所未有的洞見。
Solarion 細胞橫截面的黑白插圖
微小的原生生物 Solarion arienae — 不顯眼、幾乎不動、僅有數微米大小 — 是在查理大學生物科學院動物學系的海洋纖毛蟲實驗室培養中發現的。由於其微小的體型,長期被忽視,直到培養中的大型纖毛蟲死亡。這個偶然的發現讓 Solarion 被「看見」,其意外的發現被證明具有科學突破性意義。
查理大學的科學家及其美國合作夥伴通過基因組測序和大規模系統基因組分析發現,Solarion 不屬於任何已知的主要真核譜系。目前僅已知一個近親,即奇特的原生生物 Meteora sporadica。它們共同形成一個新的門 Caelestes,與 Provora 和 Hemimastigophora 門的原生生物一起,構成新的真核超群 Disparia。儘管目前已知的 Disparia 物種不多,但它是一條古老的演化譜系,現存代表可能是遠古多樣性的殘存。
真核生命樹插圖,新的超群 Disparia 以青色表示
Solarion 幾乎未出現在全球環境 DNA 資料庫中,即使科學家已搜索超過 1.8 PB 的宏基因組數據。然而,它仍在世界各地的海洋沉積樣本序列數據中被多次檢出。這表明這是一條全球分佈但極為稀少的演化譜系。該發現強調了培養方法在研究微生物真核生物中的重要性,以及探索尚未充分研究環境的必要性。
Solarion 以其獨特的外觀引人注目(若能觀察到其微小尺寸)。它最常以不動的「太陽形」細胞形式出現,四周伸出莖狀 celestiosomes。這些獨特的細胞器用於捕捉細菌獵物,其結構已通過三維電子顯微鏡詳細描繪。在其生命週期中,Solarion 還產生極為罕見的可移動鞭毛細胞,具有獨特外觀,與任何其他真核生物無法混淆。
Solarion 最令人關注的特徵是其線粒體 — 由古老的原核祖先吞噬而來的細胞器,為細胞產生能量。Solarion 保留了 secA 基因,這是來自線粒體細菌祖先的蛋白質轉運系統的稀有殘留。該基因在幾乎所有現代真核生物中已消失,使 Solarion 成為少數仍保有原始分子裝備的生存真核生物之一。其線粒體還包含獨特的基因組合,為重建真核生物最後共同祖先的線粒體代謝能力提供了罕見機會。
來自 Solarion arienae 的 SecA 蛋白結構
研究的主要作者,查理大學生物科學院的 Ivan Čepička 教授和 Mgr. Marek Valt 強調了此發現的重要性:「Solarion 是對我們仍對微生物多樣性所知甚少的一個令人驚訝的提醒。發現這樣一條演化深遠的譜系 — 本質上是活化石 — 顯示真核生物故事中的關鍵部分仍隱藏在我們很少研究的地方。這種生物讓我們得以窺見一章非常古老的細胞演化歷程,而過去我們只能間接重建這一過程。」