科学家或找到地球上复杂生命的起源:一个微生物家族种群

挪威研究人员表示，他们已经确定了一个微生物家族，地球上所有复杂生命都是其进化而来的。他们按照挪威神话中的神灵，将这些微生物命名为Loki、Thor、Odin和Heimdall等，它们均属于一个名为“阿斯加德(Asgard)”的微生物家族。

现在一项新的研究表明，这些微生物可能开启了地球上复杂生命的演化进程。

图注：不管是植物还是动物，甚至包括真菌等等，生活在地球上的每一种复杂生物体都是由真核细胞构成的。这些细胞具有遗传物质，在细胞膜内与线粒体或叶绿体等其它细胞器结合在一起。图示为动物细胞

瑞典乌普萨拉大学一个科学家团队在《自然》杂志上发表了一篇研究论文，称他们回答了一个有关生命的最重要问题之一——地球上复杂的生命是如何开始进化的。

在我们的地球上，有三种类型的生命：细菌、古生菌和真核生物。(细菌和古生菌属于原核生物，它们没有完整的细胞核;真核生物是由真核细胞构成的生物，包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。)

细菌和古细菌起源于大约37亿年前即地球第一次形成时，但15亿年后真核生物才开始出现。

作者在这篇论文中写道：“在我们地球生命的演化进程中，真核细胞的起源被认为是非常重要一环。”

“然而，真核细胞为什么会变得越来越复杂并出现分化，成为现代生物学的主要难题之一。”

目前，不管是植物还是动物，甚至包括真菌等等，生活在地球上的每一种复杂生物体都是由真核细胞构成的。

这些细胞具有遗传物质，在细胞膜内与线粒体或叶绿体等其它细胞器结合在一起。

科学家认为，当细菌等原核细胞与古细菌融合时，真核细胞首次出现在地球上。

图注：挪威研究人员表示，他们已经确定了一个微生物家族，地球上所有复杂生命都是其进化而来的。他们按照挪威神话中的神灵，将这些微生物命名为Loki、Thor、Odin和Heimdall等，它们均属于一个名为“阿斯加德(Asgard)”的微生物家族

多年来有证据表明，参与这一过程的细菌属于α-变形菌(Alphaproteobacteria)，但具体涉及那种古生菌仍然是一个谜。

作者在这篇论文中写道：“虽然人们一致认为线粒体来自与宿主共生的α-变形菌，但是宿主细胞——古细菌的特性和性质一直到最近才明确。”

根据这一最新研究，来自阿斯加德微生物家族的一种古生菌吞噬了这种α-变形菌，然后成为一种体积更大、更为复杂的真核生物。

2015年，在格陵兰和挪威之间的海洋底部，研究人员首次发现属于阿斯加德微生物家族、一种名为Loki(或Lokiarchaeota)的古生菌的近亲属。

去年，在美国北卡罗来纳州，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的一个科研团队找到了Loki古生菌的近亲属Thor(或Thorarchaeota)的DNA痕迹。

这篇研究论文称，在世界不同地方，包括美国黄石国家公园、日本附近的深海排气口和新西兰的一处温泉，研究人员找到了更多有关Thor存在的证据。

该研究论文的共同作者之一Thijs Ettema称：“通过使用新方法，我们从无法在实验室里培养的微生物得到基因组数据，确定了一个新的古生菌家族，与进化出真核细胞的宿主细胞相关。这是非常激动人心的时刻。”

另一位共同作者、同样来自乌普萨拉大学的Jimmy Saw博士称：“我们的发现是基于对直接从环境中获得的遗传物质的分析。实际上我们从未见过这些细胞。”

该研究论文的另一位共同作者Eva Fernandez-Caceres表示：“我们依照挪威神话中的不同神灵，将这些新发现的古生菌命名为Thor、Odin和Heimdall，以及Loki，它们共同构成了阿斯加德古生菌家族。”

“有趣的是，像Loki，这些古生菌在世界各地的各种环境中均能发现，而不仅仅是在深海中。到目前为止，它们在沉积物中最为丰富。”

该研究提供了强有力的证据，表明真核生物是从与这些阿斯加德古生菌相关的一个古生菌谱系进化而来的。

另一位共同作者Kasia Zaremba-Niedzwiedzka指出：“在地球的生命进化之树中，阿斯加德古生菌与真核生物关系密切，表明它们拥有一个共同的祖先。”

“这项研究的某些部分是相当复杂的，显然拥有更多数据将让我们受益。这不是故事的结束，而是故事的开始!

当对阿斯加德古生菌的基因组进行更详细的分析时，发现了更大的惊喜。

这篇研究论文的共同作者之一Anja Spang称：“我们发现，阿斯加德古生菌与真核生物共享有许多独特的基因，包括参与细胞结构形成的几个基因，正是这种细胞结构让真核细胞具有复杂特性。”

这样的基因迄今为止仅在真核生物中发现，表明这些古生菌正准备变得复杂化。

Anja Spang表示：“然而，究竟怎么会发生的这种情况，我们还不清楚。”

Thijs Ettema总结道：“如果我们可以分离或培养阿斯加德古生菌，并在显微镜下研究它们，将有重大意义。我相信这将揭示更多有关复杂细胞如何进化的重要线索。最终我们将发现我们人类的微生物祖先。”