63℃仍能分裂繁殖,火变形虫改写真核生物耐热上限

一项关于真核生物的研究,将复杂生命的耐热上限推高。22日《细胞》杂志正式发表美国雪城大学等联合团队成果:从加利福尼亚拉森火山国家公园温泉中分离出的“喀斯喀特火变形虫”,可在63℃完成有丝分裂,并在70℃形成保护外层、降温后恢复,打破此前真核生物约60℃的生长上限。

研究团队20232025年在喀斯喀特山脉拉森火山国家公园采集地热溪流样本,水温约47℃—64℃。团队回实验室后先以57℃培养地热变形虫,该温度已高于既往已知变形虫生长最高值;随后逐步升温,至63℃直接观察到有丝分裂,证明它不仅存活,且能在超出旧有真核生物耐受极限的条件下繁殖。超过63℃后,虫体改变形态并形成保护外层;暴露于70℃后再放回较低温度,仍能复原。

真核生物具细胞核与内部细胞器,动物、植物、真菌及部分单细胞微生物均属此类。过去数十年,研究者普遍把真核生物生长上限估在60℃附近,且仅少数种类接近该值。

此次新种命名取“来自喀斯喀特山脉的火变形虫”之意,定位为温泉嗜热真核原虫。其不仅创下真核生物存活的绝对温度最高纪录,还能保持复杂细胞结构未被高温瓦解。作为对照,最耐热微生物纪录由古菌“坎德勒氏甲烷嗜热菌”保持,见于深海热液环境,约122℃;但该类群不具真核结构,不能与动物植物直接并列。

基因组测序显示,火变形虫与蛋白质维持、DNA修复相关的基因数量多于温带变形虫近缘种,对应高温下蛋白变性、DNA损伤等压力。团队还发现其蛋白质表面带正电氨基酸比例更高,这一特征在部分耐热细菌和古菌中亦有出现,这有助于减少高温引起的展开与聚集。

该研究去年底曾在预印本平台发表,但未经同行评审。目前,团队以实验室梯度证明:能在63℃有丝分裂、70℃形成保护外层并复原的复杂单细胞生命已经存在,但这并不能表明在同等地外环境中也可以存在生命。他们表示,真核生物热极限仍有实测空间。

本文采编:CY
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