用吞噬作用預(yù)測生物的計算機模型

博物館研究人員開發(fā)的計算機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胞生物“吃掉”其他細胞以吸收營養(yǎng)或消除病原體的方法。

吞噬作用被一些人認為是復(fù)雜生命進化早期步驟背后的機制。當兩個簡單的單細胞生物合并時，它們產(chǎn)生線粒體能量和細胞器，這是復(fù)雜細胞的關(guān)鍵特征，包括我們的占有。

博物館無脊椎動物部副主任Eunsoo Kim說：“吞噬作用是許多單細胞生物吸收營養(yǎng)的主要機制，對于包括人類在內(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，很難確定線粒體進化的祖先微生物，因為今天沒有單細胞細菌或古細菌能吞噬細胞。新模型采用基于吞噬細胞遺傳模型的機器學(xué)習(xí)，可以幫助科學(xué)家快速預(yù)測哪些細胞可能被“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烈預(yù)測吞噬作用。這項研究的主要作者描述了今天發(fā)表在《自然生態(tài)與進化》雜志上的模型?！暗斘覀冮_始研究越來越多的真核生物的基因組時，一種遺傳模式出現(xiàn)了，這種模式存在于多樣性中，盡管在每個物種中略有不同?！?

使用新的計算機模型，研究人員能夠更仔細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。盡管這項新工作消除了線粒體誕生的條件——阿斯加德古菌吞噬細菌——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：“當你分離這些預(yù)測基因的組成部分時，有些來源于古細菌，有些來源于細菌，有些是真核生物獨有的。博物館博士后研究員?！拔覀兊臄?shù)據(jù)符合我們的細胞是古細菌和細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)生后才會發(fā)生。我們在這個領(lǐng)域還有很多工作要做?！?

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