自15年前发现皮虫以来，科学家们一直困惑不已。这些普遍分布在全球的微生物比细菌大不了多少，但它们与动物、真菌和植物属于同一领域，从它们吃什么到它们在真核生物树中的位置，一切都很难确定。
现在，4月14日上传到bioRxiv的一份预印本声称已经发现了这些令人困惑的微生物的进化家园。但这篇目前正在接受同行评审的论文表明，皮虫并没有让科学家们感到惊讶。如果作者的结论是正确的，那么这些微生物确实是藻类，尽管它们似乎缺乏藻类最显著的特征:质体，一组包括叶绿体的细胞器。
小生物，大惊喜
2007年发表在《科学》杂志上的一篇论文宣布了这组浮游生物的发现，这震动了微生物生态学领域。瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)的分子原生生物学家法比安·布尔基(Fabien Burki)是最近这篇预印本的资深作者，他说:“我仍然清楚地记得，当我第一次读到这些生物的描述时，我在哪里。”当时，他是一名博士生，致力于解决真核生物生命之树的整体结构。突然间，有一个全新的、奇怪的分支需要考虑。
最初，由阿尔弗雷德·韦格纳极地和海洋研究所的琳达·梅德林领导的2007年研究的作者称这种生物为小胆藻，因为它们似乎是一种利用藻胆素色素进行光合作用的小型藻类，就像一些红藻一样。Burki说，考虑到藻类可以说是研究得最充分的浮游生物群体，以前没有记录的藻类本身就令人惊讶;数百年来，它们的颜色使它们成为受欢迎的研究对象。他说，没有人想到在21世纪会有主要的藻类谱系等待被发现。然而，在那里，这些生物被忽视了，因为它们直接通过了通常用于将较大的真核微生物(如藻类和浮游动物)与细菌分离的3微米过滤器。
一旦他们知道要寻找什么，研究人员就在不同地点的水样中，在表层和深海中都检测到了这些微生物，这表明它们无处不在。
2011年，当时在缅因州毕格罗海洋科学实验室(Bigelow Laboratory for Ocean Sciences)工作的微生物海洋学家迈克尔·西拉基(Michael Sieracki)和他的同事发现，核糖体基因序列并不能决定性地将皮虫与其他藻类联系起来，单细胞基因组学也无法检测到光合作用基因。Medlin的团队在2013年对一种浮游生物进行了短暂的培养，证实了这种微生物是异养生物的观点，并允许进行详细的显微镜观察，最终表明这些浮游生物是不含叶绿体或任何种类的质体的消费者。因此，picozoa一词被提出并被采用，pico是指它们的体型小，zoa是指它们像动物一样吃其他生物的生活方式。他们吃什么仍在调查中，尽管2020年Sieracki和他的同事在《微生物学前沿》的一项研究表明，病毒可能包含了他们饮食的很大一部分。
尽管如此，“植物”这个后缀表示植物性可能更合适，因为Burki的基因组数据表明，它们是红藻的姐妹群，正好位于藻类和植物的分类学“超级群”古藻的中间。
拼凑picozoan的拼图
另一张皮科莫的扫描电子显微照片 迈克尔·梅尔科尼安说没有任何高质量的皮虫基因组序列。Burki说，因为没有建立长期培养的生物，基本上不可能获得深度测序所需的纯细胞数量。因此，他和他的同事转向单细胞基因组学，从单个细胞中获得了11个基因组，从多个细胞中拼接了6个基因组。当他们将这些与已建立的藻类和微生物真核生物基因组进行比较时，Picozoa显然属于始祖体。事实上，根据系统发育分析，在所有绿囊藻(glaucocystid algae)的祖先之后不久，它们就从它们的藻类亲戚中分离出来了。一组单细胞淡水藻类)和绿藻和陆地植物(绿藻)。
卡罗琳娜Fučíková是马萨诸塞州Assumption大学的一位心理学家，她告诉《科学家》杂志，该研究小组的系统基因组分析是“可靠的”和“复杂的”，但如果未来的分析结果与这种定位不一致，她也不会感到惊讶。她指出，进化枝的分支得到了很好的支撑，但古老的小分支总是受到一定程度的不确定性的影响。“每一个系统发育都是一个假设，所以我认为在未来，这个假设可能会得到更多数据的支持，或者它会发生变化。”
Sieracki现在是美国国家科学基金会的项目官员，他也认为这篇论文令人印象深刻。他说:“这确实有助于把(picozoa)放在语境中。”尽管这与他早期工作中提出的进化关系有些不一致，但他对非光合作用组在古质体中的位置并不感到非常惊讶。藻类和其他单细胞真核生物已经有数十亿年的进化和生存策略，他指出，“植物与动物的整个概念是我们强加给这些生物的错误概念。”
Picozoan质体:丢失还是不存在?
除了系统基因组分析之外，Burki的研究小组还梳理了皮虫的基因组，寻找任何能证明它们曾经有过质体的证据，但没有发现任何证据。Burki说，尽管这与早期的研究一致，但仍然有点令人惊讶，因为这是前所未有的。他说:“一旦你有了这种细胞器，实际上很难失去它。”
虽然质体在光合作用中的作用最为人所知，但它们还参与其他必要的代谢过程。例如，它们制造类异戊二烯，而类异戊二烯是许多色素、维生素、激素和关键膜分子的基础。其中一些被认为是必需的营养物质，没有质体的生物体通过消耗有质体的生物体而获得。少数缺乏它们的始祖菌群是寄生虫，它们能够通过从宿主那里偷窃来弥补损失。
根据Burki的说法，皮虫似乎是唯一一种脱离了这些细胞器的自由生活的古质体。
Fučíková不太相信质体或它们的残余物不在那里;如果有更多的微生物培养数据，她会更有信心。“没有一种文化，它确实限制了你能做的事情，以及你能研究这些生物的程度，”她指出。她补充说，如果他们真的失去了孩子，她也不会感到震惊。她指出，科学家们对生活在10亿多年前的生物的生态学知之甚少;这些细胞器对最早的带有质体的生物体来说可能不是那么重要。
还有另一种可能更有争议的说法:皮虫从一开始就没有质体。
就像线粒体一样，质体是通过内共生产生的。Burki说:“实际上，广泛接受的假设或范式是，这是一个单一的事件。”“一群真核生物与一群细菌建立了这种关系，仅此而已。”
如果在微型动物体内真的没有质体的痕迹，那么要么它们消灭了最后的痕迹，要么它们从未有过质体。如果它们从未有过，那么它们与红藻的共同祖先也没有——这意味着质体必须至少在两个藻类群体中分别产生——红藻和所有其他藻类和植物。
根据他所看到的一切，Burki说他倾向于完全失去质体，尽管这是他所说的“极不可能发生的事情”。他补充说，另一种选择“会更令人兴奋”，新的发现可能会打破证据的平衡。他指出，科学家们刚刚开始对世界上的微生物真核生物的多样性进行排序，而那些生活在湖泊等地方的微生物真核生物的研究尤其不足。如果对它们的研究能揭示出更多不含质体的藻类谱系，那就能加强多质体起源的说法。
Fučíková表示，双重起源的情况并非不可能。“如果有两个内共生事件，但这些内共生菌来自非常密切相关的蓝藻，我们甚至会知道吗?”我们能分辨出来吗?”