Sciscape新聞報導 [Nov 22, 2003] 生物：粒線體與真核細胞的前世今生？ 編輯 Gene 報導 一種原本以為不含粒線體的單細胞原生生物Giardia長久以來被視為是一種活化石，因為 它代表了原核生物與真核生物的過渡狀態。可是近來在Giardia等的發現卻顯示，Giardia 不僅有粒線體，真核細胞和粒線體的關係，比想像中的還複雜。 Giardia lamblia（蘭布爾吉亞爾氏鞭毛蟲，亦稱腸吉亞爾氏鞭毛蟲，亦作G. intestinalis）是雙滴蟲目單細胞寄生性原生生物。梨形或甜菜根狀，細胞有兩個核和八 根鞭毛。有一吸吮器官以附著在人的腸黏膜上，引起吉亞爾氏鞭毛蟲病。兒童比成人易感 染，本病症狀為腹瀉、腹痛、胃脹，可致吸收不良和腸潰瘍。該生物常見於湖泊、河流、 水庫等受污染的水體表面，是引起腹瀉的主要物質。露營時飲用被河貍的排泄物污染的湖 水或河水，常會引起吉亞爾氏鞭毛蟲病。 Giardia令演化生物學家著迷的是，它是一種不含粒線體的真核生物。真核生物是含有細 胞核核膜的生物，包含了動物、植物、真菌和原生生物，是從原核生物演化而來的。關於 真核生物的起源，眾說紛紜，不過大部分的普通生物學教科書都解釋道，真核細胞先演化 出細胞核，接著一種原核生物與原始真核細胞共生成為細胞的粒線體。不含粒線體的 Giardia的發現就是這個理論的基石之一，Giardia被視為一種活化石，是原核生物與真核 生物的過渡狀態。 可是Giardia的地位受到了嚴格的挑戰，1997年美國Woods Hole海洋生物實驗室的Andrew Roger等人發現Giardia原來是曾經含有過粒線體的，他們的證據是發現Giardia含有一種 協助其他蛋白質正確折疊的蛋白質chaperonin 60。後者是粒線體的存在的痕跡，因為這 個蛋白質的基因，是從粒線體中轉移到細胞核內的。 倫敦大學的Jorge Tovar等人，提供了更強力的證據，證實粒線體的確存在Giardia之中， 只是萎縮成一種線體（mitosomes）。和大家所熟悉的粒線體不同的是，Giardia的線體並 不能產生能量，它們會被鐵硫化合物聚集起來，供Giardia產生ATP。這個發現也證實了， Giardia根本就不是原核生物過渡到真核生物的中間產物。 和其他細胞一樣，它必須持續產生ATP來當能量貨幣。大部分的真核生物是在粒線體產生 ATP，不過Giardia特別的是，它們是在細胞質中利用簡單的無氧呼吸路徑來合成ATP。 Giardia的ATP合成酵素含有鐵硫聚合物，以進行電子傳遞的生化反應。 在其他的真核生物中，鐵硫聚合物的合成，都始於粒線體。可是Giardia即然沒有粒線體 ，哪來的鐵硫聚合物？Tovar等人發現，Giardia原來是利用細胞內的十幾個小胞器來製造 鐵硫聚合物的。這些胞器含有兩層細胞膜。這個決定性的發現，令人不禁遐想它們的來源 ，因為生物學家只發現有兩種含雙層膜的胞器，就是粒線體和葉綠體。葉綠體是藍綠細胞 的後代，是行光合作用之處。可是Giardia從來沒有葉綠體的生化反應之蹤跡，所以這些 小胞器會不會可能是從粒線體來的。他們利用能辨識粒線體標記蛋白質IscS和IscU的抗體 染色發現，這些小胞器的確含有IscS和IscU。 粒線體其實包含了許多不同的形式，包括hydrogenosomes－－一種會製造氫氣的粒線體， 在30年前由Miklos Muller所發現。線體也存在變形蟲Entamoeba histolytica和真菌 Trachipleistophora hominis中，它們之前也被認為是不含有粒線體的。粒線體的功能是 需氧的，可是線體的工作卻不需要氧氣。真核生物相信是在無氧的海洋中就分化了，因此 這個無氧的功能之痕跡，可能還會被大量地保留至今。 原學術論文： 1) Roger, A. J. et al. A mitochondrial-like chaperonin 60 gene in Giardia lamblia: evidence that diplomonads once harbored an endosymbiont related to the progenitor of mitochondria. Proc. Natl Acad. Sci. USA 95, 229-234 (1998). 2) Tovar, J. et al. Mitochondrial remnant organelles of Giardia function in iron-sulphur protein maturation. Nature 426, 172-176 (2003). 參考來源： The Scientist (11/13/2003) -- Mitosomes rewrite evolutionary theory K. Henze & W. Martin. Essence of mitochondria. Nature 426, 127 - 128 (2003) Vogel, G. Searching for Living Relics of the Cell's Early Days. Science 277, 1604 (1997). 本文版權聲明與轉載授權資訊： 本文採用書面授權轉載模式，詳細著作權聲明與轉載規定請見 http://sciscape.org/copyright.php。 若對本文內容有所建議與指正，請至本文專屬討論串。 --

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