军团菌插图。

乌普萨拉大学的研究人员发现，军团菌的祖先早在 20 亿年前就感染了真核细胞。它发生在真核生物开始以细菌为食之后不久。这些结果在发表在《分子生物学与进化》上的一项新研究中有所描述，也有助于关于先有线粒体还是吞噬作用的先有鸡还是先有蛋的争论。

“我们的研究可以帮助我们了解有害细菌是如何产生的，以及复杂细胞是如何从简单细胞进化而来的，”该研究的负责人、医学生物化学和微生物学系进化微生物学副教授莱昂内尔盖伊说。

20 亿年前，军团菌的祖先已经具备了避免被真核生物消化的能力。相反，他们开始使用真核细胞——具有构成变形虫、真菌和人类的细胞核的复杂细胞——进行繁殖。

引起军团病的军团菌属于一大类称为军团菌的细菌。所有军团菌都可以感染真核宿主：变形虫、昆虫或我们自己的细胞。

Lionel Guy，乌普萨拉大学医学生物化学与微生物学系进化微生物学副教授。学分：桑娜·多瓦特盖伊

“我们发现整个群体的祖先生活在大约 20 亿年前，当时真核生物仍在形成，从更简单的细胞进化到现在拥有的复杂细胞结构，”研究人员安德烈·古利亚耶夫 (Andrei Guliaev) 说。医学生化与微生物学系。“我们相信军团菌是最先感染真核细胞的。”

军团菌感染的第一步是真核宿主，如变形虫，通过称为吞噬作用的过程将细菌带入其细胞。变形虫的下一步将是消化这种细菌并将其部分用作能源。但是军团菌具有阻止它们被消化的分子工具，并允许它们使用变形虫作为能量来源，以便它们可以繁殖。

在这项研究中，研究人员表明，所有军团菌都具有与军团菌相同的分子工具。这表明感染真核生物的能力已经存在于所有军团菌的祖先中。这意味着吞噬作用至少与军团菌一样古老——20 亿岁——当时真核生物还处于进化的早期阶段。

这对进化生物学中关于真核生物如何形成的激烈辩论具有影响。哪个先出现？是线粒体，它起源于另一类细菌，成为我们细胞自身的能量工厂吗？或者是吞噬作用，这被认为是吸收线粒体所必需的，但从能量的角度来看是非常昂贵的？

“一些研究人员认为，线粒体需要为吞噬作用提供足够的能量。但我们的研究结果表明，吞噬作用首先出现——20 亿年前——而线粒体出现得更晚，”Lionel Guy 说。

参考：Eric Hugoson、Andrei Guliaev、Tea Ammunét 和 Lionel Guy 2022 年 2 月 15 日，分子生物学和进化的“军团菌中的宿主适应是 1.9 Ga，与真核发生一致” 。
DOI：10.1093；10.1093/molbev/msac037