探索125°F下生命的存在

地球上估计有870 万种真核生物。这些生物体的细胞含有细胞核和其他膜结合细胞器。虽然真核生物包括我们熟悉的动物和植物，但它们仅代表真核生物六大主要类群中的两个。大部分真核生物多样性包括单细胞真核微生物，称为原生生物。通过研究原生生物，科学家可以深入了解塑造真核生命多样性和复杂性的进化过程，并导致诸如多细胞性等创新，使地球上的动物生命成为可能。

当研究人员致力于更好地了解地球上物种进化背后的机制时，关于微生物真核生物如何适应地球极端环境的问题仍然存在。为了进一步深入研究这个话题，艺术与科学学院(A&S)生物系的科学家目前正在研究居住在地球上一些最恶劣环境中的原生生物：极热和酸性的地热湖。

由生物学助理教授安吉拉·奥利维里奥(Angela Oliverio)领导的团队 最近从最大的地热湖所在的加利福尼亚州拉森火山国家公园返回

“这个湖是一种酸性硫酸盐蒸汽加热的地热特征，这意味着它既非常热(~52C/124F)又呈酸性(pH~2)，”2022 年在雪城大学开始工作的奥利维奥说。“这使得它这是研究多极端微生物的一个非常独特的环境，这些微生物是适应两种或多种极端条件的生物体——在这种情况下是高温和低pH值。”

那么他们怎么知道要去加利福尼亚州的一个热湖寻找微生物真核生命呢?最近，奥利维奥和奥利维奥实验室 的研究员汉娜·拉帕波特 (Hannah Rappaport) 共同 发表在《自然通讯》上的一项研究中，该团队建立了一个先前研究的数据库，这些研究在极端环境中寻找微生物真核生命。具体来说，他们分析了在相似环境条件下不同研究中多次检测到的真核谱系。

“我们发现变形虫的几个谱系经常是从极高的温度环境中恢复的，”奥利维里奥说。“这表明研究这些谱系可能会深入了解真核细胞如何适应极热环境中的生活。”

据奥利维里奥介绍，戈登·沃尔夫在加州州立大学奇科分校的实验室进行的一项特别研究表明，拉森国家公园的地热湖中存在相当丰富的阿米巴原虫，即嗜热 嗜酸变形虫。然而，不存在该生物体的基因组数据。确定这个物种如何适应这种极端环境可以扩大对宇宙中哪些类型的环境适合生命的理解。

去年夏天，奥利维奥和拉帕波特前往拉森国家公园，以了解有关这种特殊原生生物的更多信息，并寻找其他新颖的极端嗜极真核生物。在湖边，研究小组使用一根固定有 1 升瓶子的长画家杆来获取样本——考虑到水温远超过 100 华氏度，这不是一件容易的事。随后，这些瓶子被运回奥利维奥位于锡拉丘兹的实验室，该团队目前正在分离单细胞进行基因组测序，并通过显微镜表征阿米巴原虫。

虽然真核生物如何适应极端环境仍然存在许多未知数，但奥利维奥希望这项研究将有助于缩小当前的一些知识差距。

变形虫(背景中的圆形灰色斑点)和红藻(前景中的四个白色椭圆形)的图像，由 Hannah Rappaport 使用光学显微镜拍摄。这些样品是从拉森火山国家公园的地热湖中采集的。

“我们怀疑变形虫形式有某种特殊之处，可以在这些真核细胞谱系中持续存在，但其机制仍然未知，”她说。“根据我们的研究，我们假设来自细菌的水平基因转移(生物体之间遗传信息的移动)和基因组减少(当基因组删除不需要的基因时)，以及特别有用的基因家族的扩展，可能是其中的一些原因。原生生物如何获得在极端环境中生存的工具包。”

奥利维奥指出，该团队的基因组规模发现将为生命树的重建贡献重要的缺失数据。“这将进一步我们对地球上生命的分布和进化的理解。”

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