近日，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了首個他們此前認(rèn)為不存在的動物：一種不能呼吸、也顯然不需要呼吸氧氣的動物。
這是一種名為鮭居尾鮑蟲（H.salminicola）的寄生蟲，屬于水母的遠(yuǎn)房親戚。它生活在鮭魚的肌肉組織中，并會導(dǎo)致鮭魚生長出難看的白色斑點(diǎn)，也被稱為“木薯病”。
這種寄生蟲只有10個細(xì)胞，而且細(xì)胞的體積比我們體內(nèi)的許多細(xì)胞都小，但它有一個非凡的“超能力”——在細(xì)胞內(nèi)沒有將氧氣轉(zhuǎn)化為能量的機(jī)制下生存的能力。
電子顯微鏡下的鮭居尾鮑蟲
不呼吸的動物
有氧呼吸是指細(xì)胞或微生物在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，合成大量ATP的過程。
線粒體是一種存在于大多數(shù)細(xì)胞中的、由兩層膜包被的細(xì)胞器，是細(xì)胞中制造能量的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，被稱為細(xì)胞的“power house”。
線粒體在電子顯微鏡下的照片
“在某種程度上，它改變了我們對動物的看法，”該項(xiàng)研究的高級作者多羅瑟·胡洪（Dorothée Huchon）說，她是以色列特拉維夫大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和斯坦哈特自然歷史博物館的動物學(xué)教授。
雖然許多微生物已經(jīng)進(jìn)化出不用依靠氧氣生存的能力，但動物往往要復(fù)雜得多。
線粒體是曾經(jīng)自由生活的細(xì)菌留下的遺跡，細(xì)菌與宿主細(xì)胞共生，進(jìn)行把化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為ATP這種生物能量的過程。
雖然線粒體功能所需的許多基因在細(xì)胞核基因組中都可以找到，但線粒體也保留了自己的基因組，這些基因組編碼著對它在新陳代謝中的起到至關(guān)重要作用的各種蛋白質(zhì)。
此前的科學(xué)研究證明，所有動物都由線粒體這一細(xì)胞器提供能源，這種細(xì)胞器通過呼吸作用將糖和氧轉(zhuǎn)化為能量，并擁有自己的“線粒體基因”。
研究中發(fā)現(xiàn)的寄生蟲是從奇努克鮭魚身上找到的，這種寄生蟲還感染銀鮭、粉紅鮭、紅鮭和狗鮭
能量從何而來
當(dāng)時胡洪正在對從奇努克鮭魚和相關(guān)魚類身體中的寄生蟲提取的基因組進(jìn)行測序，意外發(fā)現(xiàn)鮭居尾鮑蟲線粒體基因缺失。
“起初我想，我們肯定是犯了一個錯誤，”她說。但是，當(dāng)這種細(xì)胞被能夠讓DNA發(fā)出熒光的染料染色時，只有細(xì)胞核被染色了，并沒有像其他魚類寄生蟲細(xì)胞一樣出現(xiàn)線粒體的染色。
線粒體DNA并不是唯一被發(fā)現(xiàn)缺失的東西。參與呼吸的許多酶的基因也沒有在細(xì)胞核中被發(fā)現(xiàn)。但是能量從何而來呢？
細(xì)胞仍然有看起來像線粒體的細(xì)胞器，也會產(chǎn)生正常線粒體會產(chǎn)生的各種酶。但可以確定的是，這種細(xì)胞“停止了呼吸”。
一些不呼吸氧氣的微生物會會吸入氫氣，但沒有證據(jù)表明鮭居尾鮑蟲會這樣做。還有一些寄生微生物自己不呼吸，而是從宿主那里竊取被稱為ATP的能量分子?！拔覀兿嘈胚@就是這種寄生蟲正在做的，” 胡洪說。
該細(xì)胞在電子顯微鏡下的圖片，細(xì)胞內(nèi)有看起來像線粒體的細(xì)胞器
這種寄生蟲一輩子都在一條魚或蠕蟲的體內(nèi)，比如研究中發(fā)現(xiàn)的鮭居尾鮑蟲是從奇努克鮭魚（也稱大鱗鮭魚）身上找到的，這種寄生蟲還感染銀鮭、粉紅鮭、紅鮭和狗鮭并寄生在它們的肌肉組織中。
雖然它與水母是遠(yuǎn)親，但看起來一點(diǎn)也不像水母。在孢子階段，它有點(diǎn)像一個小矮人，“在寄生后，它看起來就是一個大斑點(diǎn)，”胡洪說。
在顯微鏡之下這種寄生蟲孢子的原子核發(fā)著微弱的綠光。它的孢子可以通過兩條尾巴不斷地游動，還有一雙類似于外星人眼睛的刺細(xì)胞。當(dāng)尋找到合適的基礎(chǔ)之后，這雙刺細(xì)胞則會伸出，依附在寄主身上。
名為鮭居尾鮑蟲的寄生蟲的熒光顯微圖，是全球首個被發(fā)現(xiàn)不進(jìn)行呼吸作用的動物
她說，這種寄生蟲似乎不會給魚的生存帶來太大的困擾，但木薯病會使魚肉無法銷售，肉也會變質(zhì)得更快，這給海鮮行業(yè)帶來了一定的影響：“沒有人愿意吃滿是白色斑點(diǎn)的鮭魚。”
她認(rèn)為，鮭魚肌肉屬于低氧環(huán)境，使得呼吸氧氣的能力對這種寄生蟲毫無用處。
鮭魚片中的這兩個白色囊腫是魚類肌肉中寄生蟲造成的，這種感染被稱為“木薯病”
達(dá)爾豪西大學(xué)生物學(xué)教授安德魯·羅杰（Andrew Roger）所在的研究小組發(fā)現(xiàn)了第一個沒有線粒體的真核生物（且是具有復(fù)雜細(xì)胞的生命體），他說，“人們相信所有動物都應(yīng)該有線粒體DNA，并且能夠進(jìn)行有氧新陳代謝，但這一發(fā)現(xiàn)改變了教科書對于生物王國的描述。”
他還相信，科學(xué)家將發(fā)現(xiàn)更多的“不呼吸”的生物，如那些已經(jīng)適應(yīng)生活在海底等幾乎沒有氧氣的地方的生物。
羅杰說，動物是可以使用無氧過程來產(chǎn)生糖的，只是它的效率低得多。他補(bǔ)充說，在沒有呼吸氧氣的情況下生存的能力在厭氧微生物中并不罕見，“但是動物也能做到這一點(diǎn)，實(shí)在是太酷了。”
編輯 | 黃一成版面 | 田曉娜
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