未必孤独网 > 没有线粒体的最早先的那些真核生物靠什么生存?

没有线粒体的最早先的那些真核生物靠什么生存?

【北唐长风的回答(8票)】:

同意楼上几位的分析. 我就在这里插个嘴介绍一种没有线粒体的多细胞真核生物.

说起不含线粒体的真核生物, 原来业内公认的当属Giardia intestinalis, 一种单细胞肠道寄生虫, 和一些其他种类的寄生虫, 比如Trachipleistophora hominis, Entamoeba histolytica. 不过后来新的测序及其他研究表明, 这些生物体内, 仍具有一些残留的线粒体形态, 并包含一部分的线粒体基因组. 而且在大多数情况下, 这些半残的线粒体仍然具备了一定的功能. 这些研究表明, 包含线粒体是对真核生物有极大的选择压力, 即使在那些并不非常需要有氧呼吸的环境下生存的生物体内, 比如肠道寄生虫.

凡事无绝对. 世界上有太多极端的环境, 那么在极度厌氧的地方, 会不会生存者不需要线粒体的真核生物呐.

在最近的一次海底科考中 (The first metazoa living in permanently anoxic conditions) , Kristensen实验室从地中海深海的沉积物里提取出三种新物种, Spinoloricus nov.sp., Rugiloricus nov. sp., Pliciloricus nov. sp. 严格的显微镜观察和生化测试表明, 这些生物可以在绝对厌氧的环境下生存. 他们的体内不含有线粒体.

很有意思的是, 这些生物虽然没有线粒体, 但却有另一种特殊的结构, hydrogenosome. 这是一个膜状包裹的亚细胞结构, 里面主要催化一个反应: 利用氢气在无氧条件下生成ATP.

pyruvate是糖酵解的产物, 通过两步反应, 生成醋酸, 和一个ATP. pyruvate是糖酵解的产物, 通过两步反应, 生成醋酸, 和一个ATP.

更有意思的是, 和线粒体相似, hydrogensome的来源也被认为是一种原核生物. 而这里几种海底生物细胞内存在的hydrogensome也是一个真核生物吞噬原核生物, 最后与之共生的例子.

综上, 由于线粒体带来的极高的代谢效率, 现在绝大多数真核生物体内都包含有线粒体; 不过似乎在某些极端的厌氧条件下, 少数真核生物采取了一条不一样的进化路线, 即与具有厌氧呼吸能力的原核生物共生, 在体内形成hydrogensome, 而并不依赖有氧呼吸的线粒体前身的原核生物.

【蔡桦的回答(8票)】:

现在真核生物最主要的能量代谢过程是消耗葡萄糖生产ATP。笼统地讲,这个过程分两部分:糖酵解和氧化磷酸化。具体见下图:

以人为例,糖酵解主要是把葡萄糖转变为丙酮酸,这个过程不耗氧,它是对葡萄糖的不完全氧化,但是也能产生少量的能量物质ATP(两个)。最主要的,它是在细胞质内,由这里的一系列酶完成的。然后,在不缺氧的条件下,丙酮酸会进入线粒体,经过氧化磷酸化过程(三羧酸循环和电子呼吸传递链)而完全氧化,生产出三十多个个ATP。

所以关于题主的问题,内共生发生之前,主要的能量来源应该是糖酵解。这也是现在许多原核生物的生存之道。而真核生物多也没忘了这个“远古技能”。在我们的肌体环境缺氧的时候,供应能量的主要就是糖酵解过程。最典型的两个例子,一个是酵母酿酒,在缺氧的环境下,酵母内发生的糖酵解产物即乙醇(这也是“糖酵解”这个名字的来源);而另一个例子,比如我们跑步的时候,心肺系统来不及供应足够的氧气,在我们的细胞内部也在发生着糖酵解,只不过人类糖酵解的产物是乳酸,所以我们跑累了会觉得腿酸疼。还有一个更为极端的例子,正常的人体细胞在癌变之后,即便的有氧的环境下,葡萄糖也主要都不通过有氧代谢完全氧化,而是主要代谢为乳酸。所以癌细胞的小生境往往是酸性环境。癌细胞的这种行为被称之为瓦氏效应。

所以,故事也许是:早期的原核生物主要都是靠糖酵解,后来有一些进化出了氧化磷酸化这个技能,再然后有一部分有这种技能的原核生物(比如某些变形菌)被另一些原核生物“吃掉”,却没有被“消化掉”,于是发生了内共生。大家一起就发达了。。。

【EricQiang的回答(3票)】:

这个问题非常有意思。首先真核细胞去掉线粒体后,剩余的结构有各种膜系统(主要和蛋白质结构有关),核膜,以及含有内含子的基因组,这些是明显区别于原核生物的。所以真核生物去掉线粒体后不可能是原核生物,真核生物是原核生物简单的吞噬题中所述的立克次式体的概率也是很小的。那么吞噬立克次式体的前的真核生物和平行的原核生物相比其能量系统来源是什么呢?个人觉得真核生物有自己的一套代谢系统,但是线粒体的能量代谢足够强,部分取代或者,和原来的能量系统整合在一起了,也就是现在看到的,能量的产生是细胞质中先合成Co-A,然后再跑到线粒体中进一步的充分分解了。也就是说现在看到的是整合过后的结果,而且现在真核生物中许多和ATP有关的酶(这些酶和能量的产生没关了,但是和能量的利用还是有关的)。。。具体怎样需要综合细胞中的各种能量相关的酶,来个进化分析,比较各种细胞的这种进化相关性。同时现在也发现了很多介于真核和原核细胞之间的的过渡的类型 古细菌,可能为两者直接的具体关系,提供比较好的解释吧。

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