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撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

2015 年，瑞典烏普薩拉大學(xué)的進(jìn)化微生物學(xué)家Thijs Ettema教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊在Nature期刊發(fā)表論文【1】，發(fā)現(xiàn)了一種全新的古菌——洛基古菌（

Lokiarchaeota

），并解析了其的 DNA 序列。

此后幾年內(nèi)，該團(tuán)隊和其他研究人員又發(fā)現(xiàn)了與洛基古菌有關(guān)的幾種新古菌，分別命名為索爾古菌（

Thorarchaeota

）、奧丁古菌（

Odinarchaeota

）、海姆達(dá)爾古菌（

Heimdallarchaeota

）等，他們將這些新古菌以北歐神話中的神域阿斯加德（Asgard）命名。

這些阿斯加德古菌的發(fā)現(xiàn)，重新激起了生命域真實數(shù)量（目前生命域被分為細(xì)菌域、古菌域和真核域）以及真核生命起源（內(nèi)共生學(xué)說認(rèn)為，原始真核細(xì)胞吞下了細(xì)菌，最終演化出了真核生物）的爭論。

2025 年 5 月 7 日，華東師范大學(xué)董宏坡研究員、侯立軍研究員作為共同通訊作者，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為： Deep origin of eukaryotes outside Heimdallarchaeia within Asgardarchaeot 的研究論文【2】。

該研究將真核生物起源位置精確定位為阿斯加德古菌的海姆達(dá)爾綱的姐妹類群，表明真核細(xì)胞的起源時間可能約在 27.2 億年前，早于地球大氧氣事件，為理解真核細(xì)胞形成機(jī)制提供了重要線索。

對阿斯加德古菌的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和基因組學(xué)的研究為真核生物的進(jìn)化史提供了寶貴的見解。近年來的研究顯示，真核生物起源于阿斯加德古菌，Thijs Ettema教授團(tuán)隊 2023 年發(fā)表于Nature的一項研究則認(rèn)為，真核生物起源于阿斯加德古菌門中的海姆達(dá)爾綱【3】，但這一結(jié)論基于未受廣泛認(rèn)可的非核糖體標(biāo)志蛋白基因集，因此，真核生物在阿斯加德古菌門中的確切系統(tǒng)發(fā)育位置，仍存在爭議。

在這項最新研究中，研究團(tuán)隊生成了 223 個新的阿斯加德古菌的宏基因組組裝的近乎完整的基因組，進(jìn)而構(gòu)建了一個包含 411 個阿斯加德古菌基因組的數(shù)據(jù)集。研究團(tuán)隊鑒定出 16 個新的屬級或更高級別的譜系，這極大地擴(kuò)展了已知的阿斯加德古菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性。

研究團(tuán)隊進(jìn)一步重新選取多套標(biāo)志蛋白，結(jié)合系統(tǒng)基因組學(xué)方法，以高置信度將真核生物定位到阿斯加德古菌的海姆達(dá)爾綱之外，真核生物在海姆達(dá)爾綱分化之前就已經(jīng)進(jìn)化出來了，因此與海姆達(dá)爾綱互為姐妹。真核生物在分類上的這種差異可能是由于此前未被充分重視的涅爾德古菌基因組的嵌合性質(zhì)所致，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，其基因組由阿斯加德古菌及其姐妹超門 TACK 古菌的序列共同組成。

通過祖先重建和分子測年，研究團(tuán)隊推斷出阿斯加德古菌和真核生物的最后共同祖先出現(xiàn)在大氧氣事件之前（約27.2億年前），可能是一個使用氫氣作為電子供體的厭氧產(chǎn)乙酸古菌。

這些研究結(jié)果支持了真核生物的氫起源假說——真核生物起源于一個依賴氫氣的古菌宿主與一個產(chǎn)氫氣的原線粒體（protomitochondrion）的融合。

2021 年 4 月 28 日，深圳大學(xué)高等研究院李猛教授團(tuán)隊與美國國立衛(wèi)生研究院Eugene Koonin團(tuán)隊合作，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature發(fā)表了題為：Expanded diversity of Asgard archaea and their relationships with eukaryotes 的研究論文【4】。

研究團(tuán)隊對阿斯加德古菌的 162 個完整或幾乎完整的基因組進(jìn)行了比較分析，其中包括 75 個之前未報道的由宏基因組組裝的基因組，大大擴(kuò)展了阿斯加德古菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性。

基于這些分析，研究團(tuán)隊將阿斯加德古菌從原有的 6 個門增加到 12 個門，并將其中一個門命名為悟空古菌（Wukongarchaeota）。讓中國古代神話與北歐神話來了一次聯(lián)動。

2025 年 3 月 21 日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Martin Pilhofer實驗室（論文共同第一作者許靖蔚博士將于 2025 年 8 月全職加入西湖實驗室/西湖大學(xué)生命學(xué)院）在Cell期刊發(fā)表了題為：Microtubule in Asgard archaea 的研究論文【5】。

該研究首次在“阿斯加德”古菌中發(fā)現(xiàn)了能夠形成微管纖維的異源二聚體微管蛋白，為微管的進(jìn)化起源提供了新視角。

微管結(jié)構(gòu)，長期以來被認(rèn)為是真核生物（包括人類、動植物等）的“獨家專利”，而這項最新研究徹底改寫了這一認(rèn)知，這不僅填補了生命進(jìn)化樹上的關(guān)鍵空白，更為破解真核生物起源之謎提供了決定性證據(jù)。