我們終於培養了所有複雜生命祖先的可能親戚
經過 12 年的耐心努力,科學家們成功培養出一種有機體,它可能揭示生命的複雜進化過程,它可能是與生命起源物種最接近的近親。
在生命本身起源之後,從單細胞生物到多細胞動物的轉變可能是生命史上最偉大的一步。大約以前一些生命形式獲得了細胞核並且,分別儲存它們的基因組並提供它們的能量。
真核生物域就是從這一事件衍生出來的,由具有這些特徵的所有生命組成,不僅包括植物、動物和真菌,還包括一些單細胞微生物。真核生物演化最流行的解釋是,它們是由細菌和生命第三大領域的成員——細菌的組合進化而來的。。這個想法認為,古細菌消耗了一種細菌,兩者形成了共生關係,其中一個為另一個提供能量,最終成為粒線體。
我們無法回到過去見證這一重要時刻,但微生物學家認為了解這一事件如何發生的關鍵在於研究與該古菌最近的現存親戚。然而,我們這樣做的能力是有限的,因為在實驗室中培養領先的前景已經超出了科學家的能力。
今町博之博士日本海洋地球科學技術機構於 2019 年宣布自然這個障礙終於被克服了。 Imachi 正在研究從太平洋深處的沉積物中收集的生物體,這些生物體以北歐眾神命名,統稱為阿斯加德古菌。
自從阿斯嘉德古細菌的基因組誕生以來,人們對其基因組進行了深入研究。它們具有許多在其他古細菌或細菌中未發現的基因,但在真核生物中很常見。然而,我們無法培養牠們,因此無法觀察它們的形狀或行為。
令人驚訝的是,今町發現培養目標的最佳方法不是複製它們通常居住的海底寒冷黑暗的條件。相反,他將它們加熱至室溫,並給它們餵食氨基酸、勝肽,甚至嬰兒奶粉。至關重要的是,他發現阿斯嘉古細菌不會自行生長,只會作為共生系統的一部分而蓬勃發展。即便如此,它們的成長速度只有千分之一左右。大腸桿菌。
今町融合了古代神話,為他培育的物種命名互養原古菌。古古菌有長長的捲鬚從550奈米寬的細胞主體中伸出。今町提出,這些卷鬚誘捕了最終變成粒線體的細菌。
古古菌產生氫氣為其共生夥伴提供營養,對這種關係的觀察使 Imachi 和合著者建立了一個關於如何捕捉粒線體的新模型。該論文提出古細菌與兩種不同類型的細菌形成共生關係以生存發生在當時。一種細菌消耗廢棄的氫氣,而另一種則呼吸新獲得的氧氣,否則這些氧氣就會毒害古菌。最初與卷鬚纏結後,需氧細菌被吸收到細胞內。
如果今町是對的,那麼我們都是微生物三體的後裔,其中古細菌和呼吸氧氣的細菌最終融合成為單一生命形式。硫酸鹽還原劑保持了其獨特的特性,但對於提供古細菌和需氧細菌能夠聚集的化學作用至關重要。