研究人员发现奇迹微生物解释了细胞如何变得复杂

本周在“ 自然”杂志上发表的一项新研究中，瑞典乌普萨拉大学的一个国际研究小组发现了一组微生物，这些微生物为细胞生命的复杂性提供了新的见解。该研究提供了新的细节，数十亿年前，包含植物，真菌以及动物和人类的复杂细胞类型如何从简单的微生物祖先逐渐演变而来。

我们星球上的生命可以分为三大类。其中两个群体由微小的微生物 - 细菌和古细菌 - 代表。第三组生物包括所有可见的生命，例如人，动物和真菌 - 统称为真核生物。细菌和古细菌的细胞通常小而简单，而真核生物由大而复杂的细胞类型组成。这些复杂细胞类型的起源长期以来一直是科学界的一个谜，但现在由乌普萨拉大学领导的国际研究人员集体已经确定了一组微生物，这些微生物提供了从简单细胞到复杂细胞的进化过渡的独特见解。

根据广受好评的生物学家Carl Woese的开创性工作，众所周知，真核生物在某些时候与古细菌有着共同的祖先。同样清楚的是，共生 - 一个涉及两种细胞类型之间密切合​​作的过程 - 在这一过程中发挥了重要作用。大多数科学家都认为，古细菌宿主细胞吸收细菌的共生最终会产生真核生物。然而，这种共生关系是复杂细胞进化的原因还是其结果仍然是一个悬而未决的问题。

在本周的“自然”杂志上，来自瑞典乌普萨拉大学的研究人员以及来自美国，日本，丹麦和新西兰的合作者报告了一组新的古细菌Asgard archaea的发现，揭示了真核细胞的重要细节。进化了它们的复杂性。

“复杂细胞类型的演变是一个漫长而复杂的过程，人们对它的了解很少。通过使用新方法从实验室无法生长的微生物中获取基因组数据，我们发现了一个与宿主细胞相关的新古菌群。真核细胞进化过来。这是非常激动人心的时期，“乌普萨拉大学细胞与分子生物学系的Thijs Ettema说，他领导了进行这项研究的科学团队。

2015年，Thijs Ettema及其同事发表了一项突破性研究，其中描述了“Loki”的基因组数据，这是一种生活在海底的古生物，代表着最复杂细胞生命的微生物。在目前的研究中证实了这些先前的研究结果，描述了几种新的与Loki相关的古生物。

“这些生物是我们最亲近的微生物亲属，我们对它们几乎一无所知。目前的方法可以让我们先进行遗传偷偷摸摸。这真是令人兴奋!”Thijs Ettema说。

“我们的研究结果是基于对从环境中直接获得的遗传物质的分析。我们实际上从未见过这些细胞”，乌普萨拉大学细胞与分子生物学系研究员Jimmy Saw说道，他的共同主要作者这篇论文。

“我们在北欧神灵之后命名了这些新的古菌Thor，Odin和Heimdall，并与Loki一起形成了Asgard古菌。有趣的是，这些新群体遍布世界各地，不仅在深海， Loki。到目前为止，它们在沉积物中的含量最高，“乌普萨拉大学的联合主要作者Eva Fernandez-Caceres说。

该研究提供了强有力的证据表明真核生物是从与这些Asgard古细菌相关的谱系进化而来的。

“Asgard archaea与生命树中的真核生物形成了一个受到良好支持的群体。这表明他们有着共同的血统”，另一位参与乌普萨拉大学研究的共同主要作者Kasia Zaremba-Niedzwiedzka说。“这部分研究相当复杂，我们显然可以从拥有更多数据中获益。这不是故事的结局，而是相反!”

但是，当更详细地分析Asgard基因组时，发现了主要的惊喜。

“我们发现Asgard archaea与真核生物共有许多独特的基因，包括几个参与真核细胞结构形成的基因，这些基因只有在真核生物中发现，这些基因在真核生物中发现，表明这些古生物以某种方式被引发然而，关于这究竟是如何发生的情况还远远不清楚，“乌普萨拉大学细胞与分子生物学系研究员Anja Spang说。

更详细地研究Asgard archaea代表了Thijs Ettema及其研究小组的优先目标。目前的研究表明，这些古生物可以在更多的环境中找到，而不仅仅是在海底，如前所述。这使得这个目标更容易处理。“如果我们能够分离或培养Asgard细胞并在显微镜下研究它们将会很棒。我相信这将揭示更复杂的细胞进化的重要线索。最终我们的微生物血统将被揭开，”Thijs Ettema总结道。