内华达山脉东部的莫诺湖以其高耸的石灰华地层、丰富的卤虫和黑色的碱蝇云而闻名，它们独特地适应了这种咸水和含有砷和氰化物的水。
加州大学伯克利分校的研究人员现在又发现了另一种潜伏在湖水浅滩上的不寻常生物，它可以告诉科学家6.5亿多年前动物的起源。
这种生物是一种领鞭毛虫，是一种微小的单细胞生命形式，可以分裂并发育成多细胞群落，其方式与动物胚胎的形成方式相似。然而，它不是一种动物，而是所有动物姐妹群的一员。作为动物现存的近亲，领鞭毛虫是从单细胞生命到多细胞生命飞跃的关键模型。
令人惊讶的是，它拥有自己的微生物群，这使它成为已知的第一种与细菌建立稳定物理关系而非仅仅以细菌为食的领鞭毛虫。因此，它是已知拥有微生物群的最简单的生物之一。
加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授、霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员NicoleKing表示：“我们对领鞭毛虫的了解非常少，只有了解它们的生态，我们才能深入了解许多有趣的生物现象。”NicoleKing以领鞭毛虫为模型研究古代海洋中的早期生命。
领鞭毛虫通常只能通过显微镜才能看到，因此常常被水生生物学家忽略，他们更关注宏观动物、光合藻类或细菌。但它们的生物学和生活方式可以让我们了解在动物进化之前存在于海洋中的生物，以及最终产生动物的生物。这个物种尤其可以揭示动物和细菌之间相互作用的起源，这种相互作用导致了人类微生物群的形成。
金说：“动物是在充满细菌的海洋中进化的。如果你思考生命之树，你会发现现在所有活着的生物在进化过程中都是相互关联的。因此，如果我们研究现在活着的生物，我们就可以重建过去发生的事情。”
金和她在加州大学伯克利分校的同事在8月14日发表在mBio杂志上的一篇论文中描述了这种生物，他们以这座湖泊的名字将其命名为Barroecamonosierra。
美丽的殖民地
大约10年前，当时还是加州大学伯克利分校研究生的DanielRichter从内华达山脉东部的一次登山旅行回来，带回了一小瓶他在途中偶然收集的莫诺湖水。在显微镜下，它里面充满了领鞭毛虫。除了盐水虾、碱蝇和各种线虫外，据报道，在荒凉的湖水中几乎没有其他生命形式。
“它里面挤满了这些巨大而美丽的领鞭毛虫群落，”金说道。“我的意思是，它们是我们见过的最大的领鞭毛虫群落。”
大约有100个相同的领鞭毛虫细胞群落形成了一个空心球体，随着每个细胞踢动鞭毛，球体就会旋转起来。
“其中一个有趣的现象是，这些细胞群落的形状类似于囊胚——一种在动物发育早期形成的空心细胞球，”金说。“我们想对此了解更多。”
然而，当时King正忙于研究其他种类的领尾蜂(她这样称呼它们)，因此莫诺湖领尾蜂一直被冷冻着，直到一些学生将它们复活并染色，以观察它们不同寻常的甜甜圈状染色体。令人惊讶的是，空心菌落内部本应没有细胞的地方也有DNA。经过进一步调查，研究生KayleyHake确定它们是细菌。
“这些细菌是一个巨大的惊喜。这真是令人着迷，”金说。
鳕鱼还在球形菌落内部发现了由领海螺分泌的结缔结构，称为细胞外基质。
哈克和金这时才意识到，这些可能不是领珊瑚吃掉的细菌的残留物，而是生存并以群体分泌的物质为食的细菌。
“之前从未有人描述过领鞭毛虫与细菌之间有稳定的物理相互作用，”她说，“在我们之前的研究中，我们发现领鞭毛虫会对漂浮在水中的细菌小分子作出反应，或者领鞭毛虫会吃掉细菌，但它们之间不存在任何可能形成共生关系的现象。或者在这个例子中，不存在微生物群。”
金与宏基因组学的先驱、加州大学伯克利分校环境科学、政策与管理以及地球与行星科学教授吉尔·班菲尔德(JillBanfield)合作，确定了水中和领珊瑚内有哪些细菌种类。宏基因组学涉及对环境样本中的所有DNA进行测序，以重建生活在那里的生物的基因组。
在班菲尔德的实验室确定了莫诺湖水中的微生物后，哈克制作了DNA探针来确定哪些微生物也存在于领鞭毛虫体内。金说，细菌种群并不相同，因此显然有些细菌比其他细菌在领鞭毛虫群落缺氧的腔内存活得更好。哈克断定，它们不是偶然出现的;它们正在生长和分裂。也许它们是为了逃离湖水的有环境，金沉思道，或者领鞭毛虫正在培育细菌以食用它们。
她承认，这些大部分都是猜测。未来的实验应该揭示细菌如何与领鞭毛虫相互作用。她实验室过去的研究已经表明，细菌就像壮阳药一样刺激领鞭毛虫交配，而且细菌可以刺激单细胞领鞭毛虫聚集成群落。
对她来说，莫诺湖领鞭毛虫将成为研究进化的另一个模型系统，就像生活在加勒比海库拉索岛嬉水池中的领鞭毛虫(她目前的主要研究对象)和生活在北极和南极水池中的领鞭毛虫一样。然而，从莫诺湖获取更多样本可能是一个挑战。在最近的一次访问中，100个样本中只有6个含有这些充满活力的微生物。
“我认为，对莫诺湖微生物的研究还有很多工作要做，因为它是生态系统其他一切的基础，”金说。“我很高兴B.monosierra成为研究真核生物和细菌之间相互作用的新模型。我希望它能告诉我们一些关于进化的信息。但即使没有，我认为这也是一个令人着迷的现象。”
除了金、班菲尔德、哈克和里希特之外，加州大学伯克利分校这篇论文的合著者还包括前博士生帕特里克·韦斯特、电子显微镜专家肯特·麦克唐纳以及博士后研究员何塞恩·雷耶斯-里维拉和阿兰·加西亚·德拉斯巴约纳斯。
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