原核生物有没有细胞骨架？

 

来源公众号：生物侯老师

长期以来，细胞骨架被认为是真核生物特有的结构，原核生物（细菌和古菌）因结构简单，被认为无需此类复杂系统。但近 30 年的研究彻底颠覆了这一认知 ——原核生物不仅拥有细胞骨架，且其系统功能复杂，在生命活动中扮演关键角色。

一、原核生物细胞骨架的核心证据

原核生物细胞骨架的存在，主要通过三类核心蛋白的发现得以证实，这些蛋白与真核细胞骨架的核心成分具有同源性，并能完成类似功能：

1. 肌动蛋白同源物

以 MreB、ParM 为代表。MreB 在大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等细菌中形成螺旋状纤维，通过引导细胞壁合成酶的定位维持细胞形态（如杆状）；ParM 则参与质粒分离，通过动态聚合形成 “纺锤体” 样结构，推动复制后的质粒向细胞两极移动。

2.微管蛋白同源物

以 FtsZ 为典型。FtsZ 是原核生物中最保守的细胞骨架蛋白，在细胞分裂时于分裂位点组装成 “Z 环”，作为分裂机器的核心，招募其他蛋白完成胞质分裂，功能类似真核细胞的微管蛋白，但结构更简单（仅形成单根原纤维）。

3.中间丝同源物

如新月柄杆菌的 Crescentin（CreS），其在细胞凹面形成弯曲丝状结构，直接决定细胞的半月形形态；蓝细菌的类中间丝蛋白（CCRPs）则通过卷曲螺旋结构维持丝状群体的机械强度。

二、原核细胞骨架的功能：不止 “支撑” 这么简单

原核生物的细胞骨架并非简单的 “结构支架”，而是参与多项关键生命活动：

• 形态调控MreB 控制细胞长宽比例，CreS 决定细胞弯曲形态，共同塑造原核生物多样的外形（杆状、球状、半月形等）。
• 细胞分裂FtsZ 的 Z 环是分裂的 “启动器”，MinD 等蛋白则精准调控分裂位点，确保分裂位置正确。
• 物质分配ParM、TubZ 等蛋白通过动态聚合，将质粒、染色体等遗传物质均等分配到子细胞中，保证遗传稳定性。
• 细胞器组织如磁性细菌的 MamK 蛋白，能排列磁小体链，帮助细菌感知磁场方向；部分蛋白还参与羧酶体等功能微区室的定位。

三、与真核细胞骨架的差异：简化但高效

尽管功能相似，原核与真核细胞骨架存在显著差异：

• 结构更简单原核骨架蛋白的聚合形式更基础（如 FtsZ 仅单根纤维，无真核微管的管状结构）。
• 无马达蛋白真核细胞依赖肌球蛋白、驱动蛋白等 “分子马达” 运输物质，原核则通过蛋白聚合 / 解聚的动力学实现物质移动。
• 调控机制朴素缺乏真核细胞中复杂的磷酸化调控网络，主要依赖蛋白 – 蛋白相互作用和 ATP 酶活性调节。

结论：原核生物有细胞骨架，且功能不可替代

原核生物的细胞骨架是进化的精妙设计 —— 它以更简单的结构实现了与真核骨架类似的核心功能（形态维持、分裂、物质分配等），证明 “简单生物” 同样需要精密的内部秩序。这一发现不仅修正了传统认知，更揭示了细胞骨架系统的古老起源，为探索真核生物的进化路径提供了关键线索。

简言之，原核生物有细胞骨架，且其存在是生命活动有序进行的必要条件。

　

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