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地球所有复杂生命共同微生物祖先已找到:北欧之神命名

2017-01-18  晓芜书屋1...

从植物到动物,甚至包括真菌,地球上的每一个复杂生命体都由真核细胞构成。这些细胞中含有被膜包裹的遗传物质,还有线粒体或叶绿体等细胞器。图为一枚动物细胞。 研究人员认为,他们已经确定了地球上所有复杂生命共同的微生物祖先。这些微生物全都以北欧神话中的神祗命名,分别叫做洛基(Loki)、索尔(Thor)、奥丁(Odin)和海姆达尔(Heimdall),全都属于阿斯加德古细菌(Asgard,北欧神话中的仙宫)。一项最新研究显示,它们可能是地球上所有复杂生命的起源。

新浪科技讯 北京时间1月18日消息,据国外媒体报道,研究人员认为,他们已经确定了地球上所有复杂生命共同的微生物祖先。

这些微生物全都以北欧神话中的神祗命名,分别叫做洛基(Loki)、索尔(Thor)、奥丁(Odin)和海姆达尔(Heimdall),全都属于阿斯加德古细菌(Asgard,北欧神话中的仙宫)。一项最新研究显示,它们可能是地球上所有复杂生命的起源。

地球上复杂生命的起源一直是生物界最重要的问题之一。而瑞典乌普萨拉大学的一组科学家近日在《自然》杂志上发表论文称,他们已经找到了这个问题的答案。

地球上的生命分为三种:细菌、古细菌和真核生物。其中细菌和古细菌约起源于37亿年前,即地球刚刚形成的时期,而真核生物又过了15亿年才出现在世界上。“真核细胞的出现被视作地球生命进化史上的重要里程碑。”该研究作者写道。“不过,真核生物细胞究竟是如何演变出如此复杂的结构和功能分区的呢?这又是现代生物学面临的难题之一。”

从植物到动物,甚至包括真菌,地球上的每一个复杂生命体都由真核细胞构成。这些细胞中含有被膜包裹的遗传物质,还有线粒体或叶绿体等细胞器。科学家认为,当真核细胞刚刚出现时,细菌之类的原核细胞还归属在古细菌一类。

科学家在过去四年中找到了一些证据,说明研究所涉及的细菌属于α-变形菌纲(alphaproteobacteria),但它们究竟与哪种古细菌有关却始终是个未解之谜。虽然线粒体显然起源于α-变形菌纲,但我们直到最近才弄清了其古细菌宿主细胞的类别和特性。研究作者写道。

最新研究指出,本文开头提到的几种微生物之一便是我们要寻找的古细菌,该古细菌吞噬了这种细菌之后,便逐渐演变成了体积更大、结构更复杂的真核细胞。

2015年,科学家首次在格陵兰岛与挪威之间的海底发现了微生物洛基Lokiarchaeota)。去年,德州大学奥斯汀分校的一支研究团队又从洛基的近亲索尔Thorarchaeota)中找到了DNA的痕迹。

最新的研究报告指出,洛基还有更多的近亲分布在世界各地,包括黄石公园、日本附近的深海热泉,以及新西兰的一处温泉等等。我们通过新方法获取了这些无法在实验室中培育的微生物的基因组,结果发现了一组新的古细菌种群,它们与真核细胞起源的宿主细胞密切相关。我们直接从自然环境中获取了这些遗传物质,并在对这些遗传物质的分析基础上得出了研究结论。我们此前从未见过这些细胞。此次研究的共同作者、乌普萨拉大学。

我们将这些古细菌按照北欧神祗命名为索尔、奥丁和海姆达尔,它们和洛基一样,都属于阿斯加德古细菌。另一名共同作者伊娃·费尔南德斯·卡西瑞斯(Eva Fernandez-Caceres)说道。有趣的是,这些古细菌不止像洛基一样生活在深海中,还广泛分布在世界各地,并且沉积物中的含量最高。

该研究有力地证明了真核生物的祖先与这些阿斯加德古细菌有关。阿斯加德古细菌在真核生物的起源中扮演了重要的角色,说明所有真核生物都系出同源。另一名共同作者卡西亚·萨伦巴·尼茨韦斯卡(Kasia Zaremba-Niedzwiedzka)指出。这部分研究相当复杂。如果有更多数据,将对我们起到很大帮助。我们的研究还远远没有结束。

在对阿斯加德古细菌的基因组展开详细分析之后,研究人员更是惊讶万分。我们发现阿斯加德古细菌中存在许多真核细胞所独有的基因,包括一些帮助真核细胞形成复杂结构的基因。共同作者安雅·斯班(Anja Spang)表示,我们目前只在真核细胞中找到过这些基因,说明这些古细菌已经为形成更复杂的结构做好了准备。但要想弄清详细过程,我们还有很长的路要走。

我们很希望能分离出阿斯加德古细菌细胞,或在实验室中培育它们,然后放在显微镜下观察。我相信这将更好地帮助我们弄清复杂细胞的演变过程。假以时日,我们的微生物祖先一定会水落石出的。(叶子)

 

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