科学家发现神秘“指纹”隐藏在一组古老的微生物中，这些微生物可能有助于促进地球上所有复杂生命的兴起：从真菌到植物再到人类。
这些微生物？ 被称为阿斯加德古细菌，以北欧神话中众神的居所命名？ 潜伏在海洋深处的寒冷沉积物和沸腾的温泉中，并且在第一次世界大战之前就存在于地球上真核的细胞，携带它们的脱氧核糖核酸核内。
通过感染阿斯加德古菌，病毒可能影响了这些生命形式的最初形成，甚至可能产生了细胞核的一些最初的先驱，一些科学家假设。 但在此之前，还没有发现感染阿斯加德的病毒。
现在，周一（6 月 27 日）在该杂志上发表了三项研究自然微生物学科学家们已经发现了许多可以感染古代古细菌的病毒。
德国不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所古菌病毒学研究组组长苏珊娜·埃尔德曼（Susanne Erdmann）表示：“这是首次调查阿斯加德古菌病毒的研究；之前对此一无所知。”她没有参与这些研究。 。
埃德曼在一封电子邮件中告诉《生活科学》，未来，这一系列研究可能会揭示病毒是否以及如何参与地球上真核细胞的出现。
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除尘寻找病毒“指纹”
在这项新研究中，科学家们寻找嵌入阿斯加德古细菌 DNA 中的病毒感染的证据。 这些嵌入的证据以病毒 DNA 的短片段的形式出现，称为“基因编辑技术垫片。”
大多数听到这个词的人想到著名的基因编辑工具德克萨斯大学奥斯汀海洋科学研究所前博士研究生、该研究论文的第一作者伊恩·兰博 (Ian Rambo) 表示，这使得科学家能够轻松操纵基因序列。自然微生物学学习。 然而，这种基因编辑工具最初是根据自然防御机制改编的。细菌和古细菌，他告诉《生活科学》。
首字母缩略词“CRISPR”代表“规则间隔的短回文重复序列”，指的是由短重复序列组成的 DNA 区域，每个重复序列之间夹有“间隔区”。 细菌和古细菌从感染它们的病毒中清除这些间隔物，因此，细胞维持病毒DNA的记忆库，帮助它们识别病毒，以防它们再次攻击。
“这是一个适应性免疫系统，可以记住这些以前的感染，”兰博说，他现在是美国农业部农业研究局的博士后学者。
兰博和他的同事在加利福尼亚湾的瓜伊马斯盆地狩猎？ 下加利福尼亚州和墨西哥大陆之间的水域？ 阿斯加德古细菌标本中的 DNA 间隔物是从热液喷口附近的沉积物中采集的，位于水面以下大约 1.25 英里（2 公里）处。
研究小组将他们发现的间隔物与从深海环境中收集的较长病毒 DNA 进行匹配。
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“从深海沉积物中对病毒进行测序相当容易，但挑战在于识别这些病毒感染的宿主，”巴黎巴斯德研究所古菌病毒学部门负责人、该研究的合著者马特·克鲁波维奇（Mart Krupovic）说。其他二 学习。 “CRISPR间隔区匹配是分配宿主最方便、最有说服力和最可靠的方法。”
最终，兰博的团队发现了六种感染两种阿斯加德古菌的病毒，分别以北欧神洛基和女神赫尔的名字命名为洛基古菌（Lokiarchaeota）和赫尔古菌（Helarchaeota）。 研究人员以北欧神话中的巨狼芬里尔和巨龙尼德霍格的名字命名了新发现的病毒。
同样，在一项研究中，克鲁波维奇和他的同事发现了两种病毒，他们将其命名为 Huginn 和 Muninn，以挪威神奥丁的侦察兵两只乌鸦的名字命名。 这些病毒是在黄石国家公园温泉采样的阿斯加德基因组中发现的。
在最后的研究中，克鲁波维奇和他的合著者在从下北半岛、日本本州岛东北角以及太平洋的另外两个地点和印度洋的一个地点收集的深海沉积物中发现了病毒。
在这些样本中，他们发现了三个科级病毒，并以三个 Norns 命名。 Wyrd、Verdandi 和 Skuld ？ 它们是北欧神话中决定神和凡人命运的超自然生物。
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根据病毒 DNA，研究人员可以推断出各种基因编码的蛋白质类型，从而推断出病毒的外观和功能。
例如，克鲁波维奇和他的同事确定，以 Norn Verdandi 命名的病毒可能有从外壳或衣壳延伸出来的尾巴，而以 Wyrd 命名的病毒可能是柠檬形的。
兰博的团队还发现了证据，表明尼德霍格病毒可能能够劫持宿主细胞中的关键蛋白质，从而帮助病毒产生新的自身副本。 （感染真核细胞的病毒以类似的方式劫持宿主。）
最终，研究人员只能弄清楚一些病毒基因的功能； 埃德曼说，绝大多数基因的功能仍然未知。 此外，由于 CRISPR 不能对抗所有病毒，因此可能还没有发现更多感染 Asgard 的病毒，她说。
找到这些隐藏病毒的一种方法是在实验室中培养阿斯加德古细菌，并分离在其细胞内发现的任何病毒。 “然而，事实证明培养阿斯加德古菌非常困难，”埃德曼指出。
迄今为止，只有一个研究小组成功培养阿斯加德古菌，他们花了12年的时间才做到这一点。 部分原因是古细菌细胞需要数周时间才能复制。 （相比之下，以大肠杆菌为例，大约需要 20 分钟，据《科学新闻》报道）。
Krupovic 说，在实验室培养出更多 Asgards 之前，CRISPR 间隔区匹配可能是发现更多病毒的最有效方法。 随着越来越多的病毒被发现，它们在真核生物出现中的作用是什么？ 包括人类？ 兰博告诉《生活科学》杂志，这可能会变得更加清楚。
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