原绿球藻—将最强“个性”进行到底，海洋细菌通过未知方式合成多种多肽

原绿球藻（Prochlorococcus）是一种可以进行光合作用的海洋蓝细菌生物。它体积微小，种类单一而又分布广泛，怎么看来都缺少主角光环，但最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS，Proceedings of the National Academy of Science）的研究却告诉我们这种生物并不简单。

图 研究发现不同的原绿球藻可以产生二十余种不同的多肽

相比大多数细菌最多产生一到两种羊毛硫酸类多肽，单一原绿球藻居然可以同时产生二十多种不同的多肽。尽管分布的地域不同，但地球上所有的原绿球藻都是属于同一种，不同海域中的原绿球藻都可以产生特有的羊毛硫氨酸类多肽。

“在此之前自然界中分子多样性的真实性并没有被印证，直到这项研究结果的出炉。”研究者之一的Cubillos-Ruiz说到。

经典的遗传谱系规则认为变化都是缓慢积累来的，只有这样才能避免突发破坏性的变化而导致功能的损害。

显然，原绿球藻是个例外：编码羊毛硫肽的基因由两个结构域尾尾相连组成，其中一个在所有的种群和谱系具有高度保守性，然而“另一半却表现出惊人的多变性”，这意味着同个基因的两个部分经历了完全不同的进化途径，这显然并不常见。

原绿球藻通过“特殊”的代谢产物表现出了一种“迷人的进化模式”， Cubillos-Ruiz说。尽管通常进化会倾向于从祖先向后代传递时保留绝大多数遗传结构，“但是在这些物种中，自然筛选似乎是向着能够产生多而不同的羊毛硫肽的方向进行。因此这种天生的多样性就好像是它们功能的一部分，但我们现在还不知道这种功能的目的与意义。”

也许它不得不产生对抗病毒的保护机制，又或是它们与其他细菌的交流的纽带。

事实上，对多肽分子多样性的研究最早可以追溯到2010年，当时分别来自van der Donk’s 和Chisholm实验室的Bo Li 和Daniel Sher发现一种原绿球藻竟然可以产生29种不同的羊毛硫肽。但是，当Cubillos-Ruiz观察了同一物种的不同种群后，惊喜出现了，来自不同地区的种群同样可以产生大量的肽，“但是它们产生的种类却完全不一样”他说。

尽管并没有参与课题的研究，来自于犹他大学药用化学家Eric Schmidt教授仍旧认为“他们的工作相当出色”，他认为作者揭示了自然界中增强化合物多样性的方法，这项研究超群之处在于，他们在自然界而非实验室中检测到了这种进化是如何发生的。在广袤的开放海域中，这个项目工程浩大，结果喜人。

“原绿球藻在试图告诉我们一些事情，但是目前我们还不知道这究竟是什么，” 来自麻省理工学院的Chishol说到，“Cubillos-Ruiz并没有介绍清楚这些多肽分子多样性的进化机制。如此微小的生物体，拥有一个如此之小的基因组，然而却贡献出如此之大的遗传潜力用来生产这些多肽分子的，毫无疑问这些分子在原绿球藻的生命活动中扮演者至关重要的角色。”

而羊毛硫肽究竟扮演着什么角色？这个问题还尚未有定论。

事实上，这种过程未必是原绿球藻特有的。也许只是因为Chisholm和她的团队选择原绿球藻作为研究对象。“这个现象也许在其他的细菌中也有发生，” Cubillos-Ruiz说，“很多的线索暗示这种过程也发生在其他的生物系统中。”