我是谁？我从哪里来？我要到哪里去？这三问在成为哲学问题之前，或许更应该首先是一个科学问题。世界上的所有生物（最低等的病毒除外）几乎都是由细胞构成的，根据细胞的形态结构，特别是细胞核的有无，可以将现今所有的细胞分成原核细胞和真核细胞两大类群。原核细胞比较小，内部结构比较简单，包括细菌和蓝藻。真核细胞体积较大，而且内部结构十分复杂，它们构成了除病毒、细菌和蓝藻之外的全部生物体【1】。原核细胞的成型标志着原始地球上生命的正式诞生，而真核细胞的诞生伴随了地球生命的空前繁荣，但是，细胞到底是如何起源的依然是现代生命科学中未解的最大谜团之一。一般认为，地球上生命的演化或进化历史包含了从原始的前细胞进化出原核细胞进而到真核细胞的复杂过程，对这种演化所经历的路线存在着最主要的一种学说，即“内共生起源学说（endosymbiotic theory）”，其核心理论认为，叶绿体和线粒体是由被细胞吞入的细菌演化而来【2】。真核生物的直接祖先——前真核生物，是一种巨大而有吞噬能力的生物，依靠吞噬所得的糖类进行糖酵解取得能量；线粒体的先祖——原线粒体，则是一种革兰氏阴性细菌，它们不仅能进行糖酵解，而且能利用当时已在大气中积累起来的氧气，把糖酵解所产生的丙酮酸进一步分解，从而取得远比糖酵解高得多的能量。前真核生物吞噬了原线粒体后所形成的内共生关系，显然对双方都是有利的：一方面，内共生体可以得到充分的糖酵解产物，另一方面，内共生体进一步分解糖酵解产物，宿主也可以从中得到较多能量以满足需求【3】。内共生体这一优点为宿主的能量生产和代谢提供了巨大的机会，也因此促进了真菌、植物和动物的进化，然而，却很少有人认识到这种内共生体的缺点。2019年8月16日，来自美国国立卫生研究院（NIH）的Richard J. Youle教授在Science发表题为Mitochondria—Striking abalance between host and endosymbiont的文章，详细综述了线粒体的内共生起源缺陷，以及多细胞生物为解决这些缺陷而演化的方法，从而帮助人们更好的了解细胞和组织如何处理内共生问题，以提高人们对相关疾病病因的理解。
图2 线粒体诱导的炎症和凋亡随着研究的深入，越来越多的人类疾病病因可以归因于广泛的线粒体缺陷。当线粒体处于过度应激或其质量控制过程失败时，细胞、组织甚至整个有机体都会做出反应，线粒体功能异常将导致代谢和神经系统疾病的发生，例如，缺乏一种形式的线粒体蛋白质量控制途径将导致运动失调，而缺少多种质量控制途径将患有帕金森，同时，尽管存在争议，线粒体DNA突变和缺失的积累可能是衰老相关疾病的关键方面。此外，作者认为线粒体还需要被小心维护，因为它们与细菌和病毒享有类似的分子模式，而这些分子模式可能激活先天免疫通路，从而无意间导致炎症性疾病的发生。综上所述，Richard J. Youle教授为我们详细阐述了目前对于起源于内共生体的线粒体中存在的特有问题的研究进展，包括两个基因组之间如何协调基因的表达、如何维持线粒体基因组完整性以及如何避免线粒体完整性缺失引起的炎症反应，揭示了宿主和内生体之间保持微妙平衡的机制，对人类疾病病因的揭示具有深刻的指导意义。原文链接：https://science.sciencemag.org/content/365/6454/eaaw9855制版人：小娴子
参考文献
1. Martin WF,Garg S, Zimorski V. Endosymbiotic theories for eukaryote origin. Philos Trans RSoc Lond B Biol Sci. 2015, 370(1678):20140330.2. 刘锐.线粒体的发现和起源假说.生物学教学.2016,11(41):9-11.3. Zimorski V,Ku C, Martin WF, Gould SB. Endosymbiotic theory for organelle origins. CurrOpin Microbiol. 2014; 22:38-48.
