古细菌,细菌和真核生物比以前想象的更普遍

日期:2018-05-14 人气:4

SEAS研究人员发现,这些粉红色的古细菌 - 称为盐杆菌(Halobacterium salinarum) - 使用相同的机制来维持细菌和真核生物的大小,表明细胞分裂策略可以在生命的所有领域共享。 (图片由Alexandre Bison /哈佛大学提供)

生命的三大领域 - 古菌,细菌和真核生物 - 可能比以前认为的更为共同。

在过去几年中,哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)应用数学助理教授Ariel Amir一直在研究细胞如何调节大小。在以前的研究中,他和他的合作者发现大肠杆菌(细菌)和芽殖酵母(真核生物)使用相同的细胞机制来确保群体内细胞的大小均匀。

现在,阿米尔与包括哈佛大学John L. Loeb自然科学副教授Ethan Garner和杜克大学生物学助理教授Amy Schmid在内的一批合作者合作,发现古菌使用了同样的机制。

“这些发现提出了关于细胞力学如何在生命的所有三个领域独立发展的真正有趣的问题,”Amir说。 “我们的结果将为最终理解细胞周期控制的分子机制和进化提供有用的基础。”

古菌是单细胞微生物,栖息在地球一些最极端的环境中,如火山温泉,油井和盐湖。他们在实验室中很难培养,因此相对缺乏相关的研究。

古生物栖息在地球上一些最极端的环境中,如玻利维亚的盐湖(图片由Ariel Amir / Havard SEAS提供)

“古菌是独一无二的,因为它们融合了细菌和真核生物的许多特性,”该论文的第一作者叶金恩博士说。 “古细菌与大小和形状上的细菌细胞相似,但它们的细胞周期事件 - 如分裂和DNA复制 - 是真核生物和细菌之间的杂交体。”

研究人员研究了食盐嗜盐菌(Halobacterium salinarum),它是一种生活在高盐环境中的极端嗜盐菌。他们发现像细菌和萌芽酵母一样, salinarum< / EM>通过在细胞周期中的两个事件之间添加恒定体积来控制其大小。然而,研究人员发现 em H。 salinarum< / EM>不如E.coli / em那样精确,并且细胞分裂和生长比细菌细胞更多变化。

“这项研究是首次量化古细菌大小调控的细胞力学,”Amir说。 “这使我们能够定量研究这些机制如何工作,并建立一个模型来解释数据内的变异性和细胞周期关键特性之间的相关性。最终,我们希望了解这种细胞机制在生活的各个领域如此受欢迎的原因。“

这项研究也由何宝怡,Minjeong Kim,Lars Renner,Salvatore LaRussa和Lydia Robert合着。

这项研究得到了国立卫生研究院和国家科学基金会的部分支持。

出版物:Ye-Jin Eun等人,“尽管生长和分裂频繁,古细菌与细菌具有共同的大小控制,”Nature Microbiology(2017)doi:10.1038 / s41564-017-0082-6

资料来源:SEAS哈佛大学