單細(xì)胞古菌如何確定游泳的方向

Tessa Quax博士已經(jīng)確定了古細(xì)菌用于確定游泳方向的中心蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。古細(xì)菌是沒有細(xì)胞核的單細(xì)胞生命形式。她還研究了從古生物環(huán)境到其運(yùn)動結(jié)構(gòu)的信號傳遞中涉及哪些分子機(jī)制。Quax是弗萊堡大學(xué)生物學(xué)研究所第二研究所Sonja-Verena Albers博士實(shí)驗(yàn)室的研究員，她在科學(xué)期刊“國家科學(xué)院院刊”上發(fā)表了她的研究成果。

古細(xì)菌代表生命的三個領(lǐng)域之一，以及細(xì)菌和真核生物，后者是具有細(xì)胞核和細(xì)胞器的生物。古菌是真核生物的直接祖先，但在結(jié)構(gòu)和組織上與細(xì)菌相似。因此，它們代表了進(jìn)化論中非常重要的一環(huán)。古菌可以適應(yīng)極端的生活條件，如熱硫磺泉或極其咸的湖泊，它們也可以在海洋和腸道中找到。

微生物依賴于能夠積極地活動：如果他們的生活條件惡化，他們就能夠移動到更有利的地方。與細(xì)菌一樣，古細(xì)菌能夠感知環(huán)境刺激并通過定向運(yùn)動(稱為趨化性)做出反應(yīng)。為此，在進(jìn)化過程中，他們開發(fā)出了一種與細(xì)菌和真核生物不同的獨(dú)特運(yùn)動結(jié)構(gòu)。Quax正在研究外部刺激如何通過趨化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到運(yùn)動結(jié)構(gòu)中。

負(fù)責(zé)細(xì)菌運(yùn)動的細(xì)胞器，鞭毛，已經(jīng)詳細(xì)研究了30多年。鞭毛由多達(dá)50種蛋白質(zhì)組成，它們按照預(yù)定的順序組裝。結(jié)果是蛋白質(zhì)螺紋的鞭狀結(jié)構(gòu)(因此它的拉丁名稱)，其功能類似于螺旋槳。固定在細(xì)胞壁上并在其尖端配備“發(fā)動機(jī)”，它可以旋轉(zhuǎn)，這就是細(xì)菌游動的方式。直到最近，人們認(rèn)為古菌也使用鞭毛移動。然而，Albers實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)證明，細(xì)菌和古細(xì)菌的運(yùn)動細(xì)胞器存在顯著的結(jié)構(gòu)差異，并且古細(xì)菌的細(xì)胞器應(yīng)更名為“archaellum”。

Tessa Quax和她的合作者也證明了古細(xì)菌中的趨化性蛋白質(zhì)與古菌的運(yùn)動結(jié)構(gòu)完全吻合。這意味著這種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成在古細(xì)菌和細(xì)菌之間是不同的，盡管它在兩者中都具有相同的功能。這也與細(xì)菌和古細(xì)菌具有不同運(yùn)動結(jié)構(gòu)的觀察相對應(yīng)。這項(xiàng)研究提供了這樣的洞察，為什么古能夠成功拓殖新的棲息地。

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