本周，瑞典烏普薩拉大學(xué)的一個(gè)國際研究小組在《Nature》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，提出了一組新發(fā)現(xiàn)的微生物，為“復(fù)雜的細(xì)胞生命是如何出現(xiàn)的”提供了新的視角。這項(xiàng)研究對于“數(shù)十億年前，構(gòu)成植物、真菌以及動(dòng)物和人類的復(fù)雜細(xì)胞類型，是如何從更簡單的微生物祖先逐漸演化的”提供了新的細(xì)節(jié)。

我們星球上的生命可以分為三大類。其中兩組是微小的微生物——細(xì)菌和古細(xì)菌。第三組生物包括所有可見的生命，如人類、動(dòng)物和真菌——統(tǒng)稱為真核生物。而細(xì)菌和古細(xì)菌的細(xì)胞一般都是小而簡單，真核細(xì)胞則是大型和復(fù)雜的細(xì)胞類型。這些復(fù)雜的細(xì)胞類型的起源一直是科學(xué)界的一個(gè)謎，但現(xiàn)在由烏普薩拉大學(xué)研究人員帶領(lǐng)的一個(gè)國際小組，已經(jīng)確定了一組微生物群，對于“從簡單到復(fù)雜細(xì)胞的進(jìn)化過渡”提供了獨(dú)特的見解。

根據(jù)著名生物學(xué)家Carl Woese的開創(chuàng)性工作，人們已經(jīng)知道，在某些時(shí)候真核生物與古細(xì)菌有一個(gè)共同的祖先。很明顯，共生——涉及兩種類型細(xì)胞之間的親密合作的一個(gè)過程，在這個(gè)過程中發(fā)揮了重要作用。大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為，一種共生關(guān)系——其中是古細(xì)菌宿主細(xì)胞與一種細(xì)菌，最終形成了真核生物。然而，這種共生關(guān)系是復(fù)雜細(xì)胞進(jìn)化的原因？還是結(jié)果？仍然是一個(gè)懸而未決的問題。

在《Nature》發(fā)表的這項(xiàng)研究中，來自瑞典烏普薩拉大學(xué)的研究人員，以及來自美國、日本、丹麥和新西蘭的合作者，發(fā)現(xiàn)了一組新的古菌——Asgard archaea，揭示了“真核細(xì)胞如何演變出它們的復(fù)雜性”的重要細(xì)節(jié)。

該小組帶頭人、烏普薩拉大學(xué)細(xì)胞和分子生物學(xué)系的Thijs Ettema指出：“復(fù)雜細(xì)胞類型的演變，是一個(gè)漫長而復(fù)雜的過程，但我們卻對其知之甚少。通過使用新的方法，從無法在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的微生物得到基因組數(shù)據(jù)，我們確定了一組新的古細(xì)菌，與演化出真核細(xì)胞的宿主細(xì)胞相關(guān)。這是非常激動(dòng)人心的時(shí)刻。”

2015年，Thijs Ettema和他的同事們發(fā)表了一項(xiàng)突破性的研究，這項(xiàng)研究根據(jù)基因組數(shù)據(jù)描述了“Loki”，一種生活在海底的古菌，代表著復(fù)雜細(xì)胞生命最近緣的微生物。在目前的研究中，研究人員證實(shí)了這些以前的研究結(jié)果，并介紹了幾個(gè)新的Loki相關(guān)的古菌。

Thijs Ettema說：“這些生物是跟我們關(guān)系最近的微生物，我們對它們一無所知。目前的方法讓我們窺見了遺傳學(xué)的一角。這真的很令人興奮！”。

論文的共同作者、烏普薩拉大學(xué)細(xì)胞與分子生物學(xué)系的Jimmy Saw說：“我們的發(fā)現(xiàn)是基于對從環(huán)境中直接獲得的遺傳物質(zhì)的分析。我們實(shí)際上從未見過這些細(xì)胞。我們將這些新的古菌命名為Thor、Odin和Heimdall，與Loki一起，它們形成了Asgard archaea。有趣的是，這些新的群體是在全世界各種環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的，不僅僅是在深海里。到目前為止，它們在沉積物中最為豐富。”

該研究提供了有力的證據(jù)表明，真核生物是從與這些Asgard archaea近緣的一個(gè)譜系進(jìn)化而來的。

另一個(gè)共同第一作者Kasia Zaremba Niedzwiedzka說：“在生命之樹上，Asgard archaea與真核生物形成一個(gè)良好支持的分組。這表明，它們有一個(gè)共同的祖先。這部分研究相當(dāng)復(fù)雜，我們顯然會(huì)從更多的數(shù)據(jù)獲益。這不是故事的結(jié)尾，而恰恰相反是故事的開始！”

但是，當(dāng)以更詳細(xì)的細(xì)節(jié)分析Asgard基因組時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了最大的驚奇。

烏普薩拉大學(xué)細(xì)胞和分子生物學(xué)系的研究人員Anja Spang說：“我們發(fā)現(xiàn)，Asgard archaea與真核生物共享許多基因，包括參與真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)形成、賦予真核生物細(xì)胞復(fù)雜特性的幾個(gè)基因。因此，這種基因，迄今只發(fā)現(xiàn)在真核生物中，表明這些古菌不知何故準(zhǔn)備變得復(fù)雜化。然而，這到底是如何發(fā)生的，目前還不是很明確。”

更詳細(xì)地對Asgard archaea進(jìn)行研究，是Thijs Ettema和他的研究小組的一個(gè)優(yōu)先目標(biāo)。目前的研究表明，這些細(xì)菌能夠生存在更多的環(huán)境中，而不是像以前認(rèn)為的在海底。這使得這個(gè)目標(biāo)更容易實(shí)現(xiàn)。

Thijs Ettema總結(jié)道：“如果我們可以分離或培養(yǎng)Thijs Ettema細(xì)胞，并在顯微鏡下研究它們，這將是極好的。我相信，這將揭示關(guān)于復(fù)雜細(xì)胞進(jìn)化的更多重要線索。最終我們會(huì)發(fā)現(xiàn)微生物的祖先。”