烏普薩拉大學的研究人員發現，軍團菌的“祖先”早在20億年前就感染了真核生物細胞。它發生在真核生物開始以細菌為食之後不久。發表在《分子生物學與進化》上的一項新研究中描述的這些結果，也有助於關於線粒體或吞噬作用先出現的“先有雞或先有蛋”的辯論。

領導這項研究的醫學生物化學和微生物學系進化微生物學副教授Lionel Guy說：“我們的研究可以幫助我們了解有害細菌是如何產生的，以及復雜細胞是如何從更簡單的細胞進化而來的。”

20億年前，軍團菌的“祖先”已經具備了避免被真核生物消化的能力。相反，它們開始利用真核細胞–構成變形蟲、真菌和人類的具有細胞核的複雜細胞–進行繁殖。所有軍團菌類細菌都能感染真核宿主：變形蟲、昆蟲或我們自己的細胞。

“我們發現整個群體的祖先生活在大約20億年前，當時真核生物還在醞釀之中，從較簡單的細胞進化到現在的複雜細胞結構，”醫學生物化學和微生物學系的研究員Andrei Guliaev說。“我們相信軍團菌是最早感染真核細胞的菌種之一。”

感染軍團菌的第一步是由真核宿主，如變形蟲，通過一個稱為吞噬的過程將細菌帶入其細胞。變形蟲的下一步將是消化該細菌並將其部分作為能量來源。但是軍團菌有分子工具，使它們不被消化，而是將變形蟲作為能量來源，以便它們能夠繁殖。

在這項研究中，研究人員表明，所有軍團菌屬細菌都具有與軍團菌相同的那種分子工具。這表明，感染真核生物的能力已經存在於所有軍團菌的“祖先”中。這意味著吞噬作用至少和軍團菌一樣古老–20億年前–當真核生物處於其進化的早期階段。

這對進化生物學中關於真核生物如何產生的一個熱門的“先有雞或先有蛋”的辯論有影響。哪個先出現？是線粒體，它起源於另一組細菌並成為細胞自己的能量“工廠”？還是吞噬作用，吞噬作用被認為是吸收線粒體所必需的，但從能量的角度來看，成本很高？

“一些研究人員認為，需要線粒體來提供足夠的能量，使吞噬作用發揮作用。但是我們的結果表明，吞噬作用首先出現–20億年前–而線粒體後來才出現，”Lionel Guy說。