博物館研究人員開發(fā)的計(jì)算機(jī)模型可以為吞噬作用的起源提供新的見解，吞噬作用是一種單細(xì)胞生物“吃掉”其他細(xì)胞以吸收營(yíng)養(yǎng)或消除病原體的方法。
吞噬作用被一些人認(rèn)為是復(fù)雜生命進(jìn)化早期步驟背后的機(jī)制。當(dāng)兩個(gè)簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物合并時(shí)，它們產(chǎn)生線粒體能量和細(xì)胞器，這是復(fù)雜細(xì)胞的關(guān)鍵特征，包括我們的占有。
博物館無脊椎動(dòng)物部副主任Eunsoo Kim說：“吞噬作用是許多單細(xì)胞生物吸收營(yíng)養(yǎng)的主要機(jī)制，對(duì)于包括人類在內(nèi)的許多生物的免疫防御非常重要?！八梢宰匪莸酱蠹s20億到30億年前，并在共生關(guān)系中發(fā)揮作用，這種共生關(guān)系可能開始逐漸演變成我們今天在地球上看到的更多樣、更復(fù)雜的生命?！?
然而，很難確定線粒體進(jìn)化的祖先微生物，因?yàn)榻裉鞗]有單細(xì)胞細(xì)菌或古細(xì)菌能吞噬細(xì)胞。新模型采用基于吞噬細(xì)胞遺傳模型的機(jī)器學(xué)習(xí)，可以幫助科學(xué)家快速預(yù)測(cè)哪些細(xì)胞可能被“吃掉”。
博物館內(nèi)薩克勒比較基因組研究所的研究科學(xué)家約翰伯恩斯說：“沒有一組基因能夠強(qiáng)烈預(yù)測(cè)吞噬作用。這項(xiàng)研究的主要作者描述了今天發(fā)表在《自然生態(tài)與進(jìn)化》雜志上的模型?！暗?dāng)我們開始研究越來越多的真核生物的基因組時(shí)，一種遺傳模式出現(xiàn)了，這種模式存在于多樣性中，盡管在每個(gè)物種中略有不同。”
使用新的計(jì)算機(jī)模型，研究人員能夠更仔細(xì)地檢查像阿斯加德古菌這樣的微生物的遺傳線路。最近的一些研究表明，這些微生物可能是第一批吞噬細(xì)胞的后代。然而，結(jié)果表明阿斯加德微生物缺乏吞噬作用的遺傳特征。盡管這項(xiàng)新工作消除了線粒體誕生的條件——阿斯加德古菌吞噬細(xì)菌——但許多其他選擇仍然存在。
亞歷山大皮蒂研究的前合著者金說：“當(dāng)你分離這些預(yù)測(cè)基因的組成部分時(shí)，有些來源于古細(xì)菌，有些來源于細(xì)菌，有些是真核生物獨(dú)有的。博物館博士后研究員?！拔覀兊臄?shù)據(jù)符合我們的細(xì)胞是古細(xì)菌和細(xì)菌成分的嵌合體的假設(shè)，吞噬的過程只有在這種結(jié)合發(fā)生后才會(huì)發(fā)生。我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域還有很多工作要做。”
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