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地球所有複雜生命共同微生物祖先已找到:北歐之神命名

                                                                            2017-01-27
  


  

 

     據國外媒體報道,研究人員認為,他們已經確定了地球上所有複雜生命共同的微生物祖先。這些微生物全都以北歐神話中的神祗命名,分別叫做洛基(Loki)、索爾(Thor)、奧丁(Odin)和海姆達爾(Heimdall),全都屬於阿斯加德古細菌(Asgard,北歐神話中的仙宮)。一項最新研究顯示,它們可能是地球上所有複雜生命的起源。

 

  從植物到動物,甚至包括真菌,地球上的每一個複雜生命體都由真核細胞構成。這些細胞中含有被膜包裹的遺傳物質,還有線粒體或葉綠體等細胞器。圖為一枚動物細胞。

 

  研究人員認為,他們已經確定了地球上所有複雜生命共同的微生物祖先。這些微生物全都以北歐神話中的神祗命名,分別叫做洛基(Loki)、索爾(Thor)、奧丁(Odin)和海姆達爾(Heimdall),全都屬於阿斯加德古細菌(Asgard,北歐神話中的仙宮)。一項最新研究顯示,它們可能是地球上所有複雜生命的起源。

  地球上複雜生命的起源一直是生物界最重要的問題之一。而瑞典烏普薩拉大學的一組科學家近日在《自然》雜志上發表論文稱,他們已經找到了這個問題的答案。

  地球上的生命分為三種:細菌、古細菌和真核生物。其中細菌和古細菌約起源於37億年前,即地球剛剛形成的時期,而真核生物又過了15億年才出現在世界上。“真核細胞的出現被視作地球生命進化史上的重要裏程碑。”該研究作者寫道。“不過,真核生物細胞究竟是如何演變出如此複雜的結構和功能分區的呢?這又是現代生物學面臨的難題之一。”

  從植物到動物,甚至包括真菌,地球上的每一個複雜生命體都由真核細胞構成。這些細胞中含有被膜包裹的遺傳物質,還有線粒體或葉綠體等細胞器。科學家認為,當真核細胞剛剛出現時,細菌之類的原核細胞還歸屬在古細菌一類。

  科學家在過去四年中找到了一些證據,說明研究所涉及的細菌屬於α-變形菌綱(alphaproteobacteria),但它們究竟與哪種古細菌有關卻始終是個未解之謎。“雖然線粒體顯然起源於α-變形菌綱,但我們直到最近才弄清了其古細菌宿主細胞的類別和特性。”研究作者寫道。

  最新研究指出,本文開頭提到的幾種微生物之一便是我們要尋找的古細菌,該古細菌吞噬了這種細菌之後,便逐漸演變成了體積更大、結構更複雜的真核細胞。

  2015年,科學家首次在格陵蘭島與挪威之間的海底發現了微生物“洛基”(Lokiarchaeota)。去年,德州大學奧斯汀分校的一支研究團隊又從洛基的近親“索爾”(Thorarchaeota)中找到了DNA的痕跡。

  最新的研究報告指出,“洛基”還有更多的近親分布在世界各地,包括黃石公園、日本附近的深海熱泉,以及新西蘭的一處溫泉等等。“我們通過新方法獲取了這些無法在實驗室中培育的微生物的基因組,結果發現了一組新的古細菌種群,它們與真核細胞起源的宿主細胞密切相關。我們直接從自然環境中獲取了這些遺傳物質,並在對這些遺傳物質的分析基礎上得出了研究結論。我們此前從未見過這些細胞。”此次研究的共同作者、烏普薩拉大學。

  “我們將這些古細菌按照北歐神祗命名為索爾、奧丁和海姆達爾,它們和洛基一樣,都屬於阿斯加德古細菌。”另一名共同作者伊娃·費爾南德斯·卡西瑞斯(Eva Fernandez-Caceres)說道。“有趣的是,這些古細菌不止像洛基一樣生活在深海中,還廣泛分布在世界各地,並且沉積物中的含量最高。”

  該研究有力地證明了真核生物的祖先與這些阿斯加德古細菌有關。“阿斯加德古細菌在真核生物的起源中扮演了重要的角色,說明所有真核生物都系出同源。”另一名共同作者卡西亞·薩倫巴·尼茨韋斯卡(Kasia Zaremba-Niedzwiedzka)指出。“這部分研究相當複雜。如果有更多數據,將對我們起到很大幫助。我們的研究還遠遠沒有結束。”

  在對阿斯加德古細菌的基因組展開詳細分析之後,研究人員更是驚訝萬分。“我們發現阿斯加德古細菌中存在許多真核細胞所獨有的基因,包括一些幫助真核細胞形成複雜結構的基因。”共同作者安雅·斯班(Anja Spang)表示,“我們目前只在真核細胞中找到過這些基因,說明這些古細菌已經為形成更複雜的結構做好了准備。但要想弄清詳細過程,我們還有很長的路要走。”

  “我們很希望能分離出阿斯加德古細菌細胞,或在實驗室中培育它們,然後放在顯微鏡下觀察。我相信這將更好地幫助我們弄清複雜細胞的演變過程。假以時日,我們的微生物祖先一定會水落石出的。”

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