一个 "缺失的环节" - 研究人员揭示复杂生命形式起源的重要组成部分 _地球

据cnBeta：是什么导致了地球上复杂生物体的出现？这是生物学中一个重要的未回答的问题。维也纳大学Christa Schleper团队和苏黎世联邦理工学院Martin Pilhofer团队的研究人员已经朝着解决这个问题迈出了一步。科学家们成功地培养了一种特殊的古生物，并使用显微镜方法更精确地描述了它的特征。

这种阿斯加德古菌的成员表现出独特的细胞特征，并可能代表了通往更复杂生命形式（如动物和植物）的进化"缺失环节" 。这项研究最近发表在《自然》杂志上。
地球上的所有生命形式被分为三个主要领域：真核生物、细菌和古细菌。真核生物包括动物、植物和真菌等群体。它们的细胞通常要大得多，乍一看比细菌和古细菌的细胞更复杂。例如，真核生物的遗传物质被包装在细胞核中，细胞还有大量的其他隔室。真核细胞内的细胞形状和运输也是以广泛的细胞骨架为基础。但是，进化到如此复杂的真核细胞是如何产生的呢？

目前最流行的进化理论之一是假设真核生物（包括动物、植物和真菌）是由阿斯加德古生物与细菌的融合而产生的。资料来源：苏黎世联邦理工学院弗洛里安-沃尔韦伯（Florian Wollweber）。
目前的大多数模型认为，古细菌和细菌在真核生物的进化过程中起着核心作用。一个真核细胞的原始细胞被认为是由大约20亿年前的古细菌和细菌之间的紧密共生关系演变而来的。2015年，对深海环境样本的基因组研究发现了所谓的阿斯加德古菌群，它们在生命树上代表了真核生物的最亲近亲属。阿斯加德细胞的第一张图像于2020年由一个日本小组从富集培养物中公布。
Christa Schleper在维也纳大学的工作小组现在首次成功地培养出了这一群体的一个较高浓度的代表。它来自斯洛文尼亚皮兰海岸的海洋沉积物，但也算得上是维也纳的居民，例如多瑙河沿岸的沉积物，由于其生长到高细胞密度，这种代表可以被研究得特别好。维也纳大学古细菌工作组的博士后、该研究的第一作者之一Thiago Rodrigues-Oliveira报告说："要在实验室中获得这种极其敏感的生物体的稳定培养是非常棘手和费力的。"

共同第一作者Rafael Ponce在斯洛文尼亚皮兰的塞卡运河取样海洋沉积物
维也纳小组在培养高度富集的阿斯加德代表方面取得了显著的成功，终于可以通过显微镜对细胞进行更详细的检查。马丁-皮尔霍夫（Martin Pilhofer）小组的ETH研究人员使用了一台现代低温电子显微镜来拍摄震冻细胞的照片。这种方法能够三维地了解细胞的内部结构。

Lokiarchaeum ossiferum细胞的扫描电子显微照片，显示长而复杂的细胞突起
"这些细胞由圆形的细胞体组成，带有细长的、有时非常长的细胞突起。这些触角状结构有时甚至似乎将不同的细胞体相互连接起来， "弗洛里安-沃尔韦伯说，他花了几个月时间在显微镜下追踪这些细胞。这些细胞还包含一个广泛的肌动蛋白丝网络，被认为是真核细胞所特有的。这表明，在第一个真核生物出现之前，古细菌中就出现了广泛的细胞骨架结构，并为围绕生命史上这一重要而壮观的事件的进化理论提供了支撑。
微生物学家Christa Schleper评论说："我们的新生物，即Lokiarchaeum ossiferum，有很大的潜力为真核生物的早期进化提供进一步的突破性的见解。我们花了六年之久才获得一个稳定和高度富集的培养物，但现在我们可以利用这一经验进行许多生化研究，也可以培养其他阿斯加德古菌。"此外，科学家们现在可以利用ETH开发的新成像方法来研究，例如，阿斯加德古菌和它们的细菌伙伴之间的密切互动。今后还可以研究基本的细胞生物学过程，如细胞分裂，以阐明这些机制在真核生物中的进化起源。

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