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N = 细胞核。
电子显微图:比例尺为3μm。]]
盗食质体(或)是真核生物间的一种特殊的共生关系。在此过程中,宿主细胞会通过胞吞含有质体(色素体)的另一个单细胞生物(通常是拥有叶绿体的藻类)而获取后者胞内的质体及其功能。被吞入的细胞可能会在宿主内长期内共生,也可能被宿主部分消化但质体保持完整,而这些被保留在宿主体内的质体可继续进行其原有的生物过程——比如通过光合作用生产可为宿主所用的碳水化合物,使本是异养生物的宿主因为“盗取”了质体而成为自养生物或混养生物。
词源
该词的英文术语“kleptoplasty”一词源自古希腊语,意为“小偷”;以及,原意为“成型”或“模塑”,在生物学中用以指代质体该术语于1990年提出,用以描述叶绿体共生现象。
发生
盗食质体这一特性在真核生物的多个独立演化支中均有出现。除了直接内共生蓝绿菌演化成叶绿体的原生藻类(绿藻、红藻、灰藻等各类原始质体生物)以外,所有叶绿体有三层以上外膜的藻类都是通过胞吞绿藻或红藻后盗食质体的“次生藻类”。次生藻类是个谱系复杂的多系群,其成员包括SAR超类群(淡色藻门、色虫门、双鞭毛虫门和丝足虫门)、CAM支系(隐藻门)和盘嵴亚界(眼虫门)等多个单细胞原生生物类群中的部分族群。
此外,一些海洋无脊椎动物也会在进食硅藻、黄藻或虫黄藻后通过的消化道上皮细胞盗食质体获得光合作用的能力,而有一种脊椎动物——斑点钝口螈(Ambystoma maculatum)也被发现在卵中内共生绿球藻为胚胎提供养分。
原生生物
有孔虫门
一些有孔虫,如、、Haynesina、Nonion、Nonionella、Nonionellina、Reophax与Stainforthia的某些物种,会夺取硅藻的叶绿体。
双鞭毛虫门
暂性质体的稳定性在不同保留质体的物种间差异显著。在裸甲藻属和等甲藻中,盗食质体仅能进行数日的光合作用;而物种从隐藻中获取的盗食质体则可稳定维持两个月之久。
纤毛虫门
是一种纤毛虫,可从隐藻门中的夺取叶绿体。该虫通过将其质体转移给捕食者——即隶属于鳍藻属的甲藻类浮游生物——从而参与次生内共生。
是一个相关的过程,指宿主同时保留猎物细胞的细胞核。该现象于2007年在红色中缢虫中首次得到描述。
眼虫门
眼虫门中唯一已知的盗食质体案例属于物种',该物种是眼虫纲中最早分化的谱系。这种微生物需要持续供应一株微藻作为食物,通过摄食来提取叶绿体。这些盗食质体随后会逐渐转变为类似眼虫纲其余物种永久性叶绿体的形态。'的细胞依靠这些盗食质体可存活长达35天。
盗食质体被认为是眼虫纲共同祖先的营养方式。据推测,盗食质体为多次基因水平转移事件提供了条件,这些事件最终使眼虫纲其余类群得以建立永久性叶绿体。
在取食硅藻时,'与'通过尚未探明的过程,从其猎物中提取出质体,并将其整合至皮下,同时将硅藻的硅壳与其余部分分离并消化。在**'体内,所提取的质体(即盗食质体)可继续进行功能性光合作用,但持续时间较短,约为7天。由于这两个类群并非姐妹群,且该特征在亲缘关系更近的类群中并不存在,因此有证据表明盗食质体在这两个类群中各自独立演化而来。
海蛞蝓(腹足纲)
囊舌类
囊舌类海蛞蝓具有盗食质体的习性。该类的若干物种可从藻类食物中获取完整且有功能的叶绿体,并将其保留在软体动物消化憩室的特化细胞中。已知持续时间最长的盗食质体共生关系见于绿叶海天牛,可长达十个月;该物种通过取食获得叶绿体,并将其储存于肠道内壁细胞中。幼体海蛞蝓在取食藻类细胞时建立盗食质体内共生:它们吸出细胞内容物,除叶绿体外全部丢弃。叶绿体由消化细胞吞噬,充盈于高度分支的消化管中,为宿主提供光合作用产物。然而,关于被夺取的质体是主动分泌光合产物,还是海蛞蝓从缓慢降解的盗食质体中间接获益,目前尚未明确。
由于这种非同寻常的能力,囊舌类有时被称为“太阳能海蛞蝓”,不过就已被分析的某些物种而言,光合作用对其生存的实际益处似乎至多也微乎其微。研究发现,获取的叶绿体所产生的光合产物能够影响的生长。囊舌类在不进食情况下的存活时长似乎并不取决于其盗食质体的光合活性,而是取决于该物种自身应对饥饿的能力。
研究表明,温度变化会对囊舌类的盗食质体能力产生负面影响。光合作用效率以及盗食质体数量均呈现与温度下降相关的减少趋势。然而,这些变化的模式与速率在不同海蛞蝓物种之间存在差异。
裸鳃类
另一类海蛞蝓,即裸鳃类中的部分物种,如,会在其消化憩室内隔离整个活体的共生虫黄藻,因此同样属于“太阳能”海蛞蝓。
参见
*基因水平转移
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参考文献
外部链接
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