（遠千山/譯）洛基城堡（Loki's Castle）坐落在格陵蘭和挪威之間，距海平面大概2300米的水下。那裡布滿海底熱泉口——黑色的巖石煙囪不斷噴湧出超高溫的熱液。然而即使是在這樣地獄般的景觀中，生命也大量地存在著。
在距離泉口15千米的地方，由瑞典烏普薩拉大學（Uppsala University）的泰斯·艾特瑪（Thijs Ettema）教授帶隊的一組科學家發現了一種非常特別的全新微生物。它們是現存的與所有真核生物——包括所有動物、植物、真菌以及地球上的全部其他複雜生物的龐大類群——親緣關係最近的物種。
艾特瑪將這種新的微生物命名為「洛基古菌」（Lokiarchaeota，讀作「low-key-ar-kay-oh-tuh」)，這個名字的靈感部分取自於它們被發現處的位置（洛基城堡），部分則來自於那裡那些被命名為「南娜」（北歐神話人物）的熱泉口。洛基（Loki）擅長惡作劇，又是個優秀的化形者。艾特瑪寫道，洛基有著「驚人複雜、令人困惑而又充滿矛盾的形象，曾催生出是無數未解的學術爭議。」而這些描述也完全可以應用於真核生物自身。
洛基：「啊，被發現了……」圖片來源：vk.com
細菌古菌一相逢，才生卻真核無數？真核生物涵蓋了所有我們最熟悉的生物，當然包括那些我們可以用肉眼就能看到的。所有的生物都可以被包含在真核域、細菌域和古菌域這三域之中，而真核生物僅僅是三域系統的其中一支。另外兩域，即細菌域和古菌域則由單細胞生物組成——它們看上去無比相似，從生化角度看卻屬於完全不同的世界。
原核生物和真核生物之間有著巨大的鴻溝，而這道鴻溝只被突破過一次。所有的真核生物都起源於20億年前的一個共同祖先，細菌則要在此之前再早上10億年——而在這段漫長的時間裡，它們一直保持著簡單的生命形態。它們中的一部分朝真核化靠近了一點點，獲得了一或兩項複雜的性狀，但沒有一種走完全程的——除了那一次。這是為什麼？
其中一種答案，也是我更喜歡的那一種，認為真核生物的出現源自古細菌與細菌的一次不可思議也不可複製的融合。細菌最終成為我們所有細胞中存在的線粒體，它為自己的古細菌宿主提供了額外的能量來源，使其可以打破進化的束縛，達到基因和物理學複雜性的新高度。
我們知道早期的細菌從屬於α-變形菌（alphaproteobacteria）——這類細菌中的許多成員至今仍保留著進入其他生物細胞中的習慣。而古細菌又怎麼樣呢？它們從屬於哪個類群？我們至今仍不得而知，這很大程度要歸因於對於古細菌的研究少得可憐。
從基因組看洛基為了解開這一謎題，艾特瑪的團隊在海床沉積物中進行搜尋。洛基城堡是他們搜索的第一個地方，而神奇的是，「洛基」就在他們分析的第一種樣本裡。
洛基的隱匿之處「洛基城堡」。圖片來源： R.B. Pedersen，Centre for Geobiology University of Bergen
通過對樣本進行DNA測序，他們重構了一個最完整的基因組（被他們稱為 「Lokiarchaeum」，簡稱也就是「洛基」）以及兩段部分基因組片段。科學家們自己並沒有「看到」這種古細菌本身，他們只是通過基因組進行了解的。
這沒問題——許多微生物都是首先通過基因組發現的，而基因組也會提供有機體的很多信息。例如洛基的基因就提示，它可能會具有從前被認為只有真核生物才擁有的特徵。例如，洛基的基因就提示，這種生物可能會具有從前被認為只有真核生物才擁有的特徵：它有5個編碼肌動蛋白的基因，在真核生物中，這些蛋白被用於構建它們細胞內骨架的分子；它的另一些基因編碼能剪切部分細胞膜的產物，有助於細胞分裂或打包不需要的分子以循環利用；此外，它還包含大量只應出現在真核細胞中的、編碼一種叫做「小GTP酶」蛋白的基因。這種酶在各種任務中發揮作用，同時也有助於控制和重編碼細胞內骨架。
艾特瑪寫道：「我們很容易會去猜測，洛基具有動態的肌動蛋白骨架。」這些骨架不僅僅用於將分子從一處移動到另一處，更會用於真核細胞自身形狀的改變以及吞噬其他細胞。愛爾蘭梅努斯大學的詹姆斯·麥克因納尼（James MacInerney）評論說，洛基的基因組，尤其是小GTP酶那一部分，「雖然並不是這一生物具有吞噬能力的直接證據，但的確是有力證據。」
「它幫助我們解決了一些之前在考慮真核生物由兩種原核生物融合而成的理論時遇到的問題。」他補充說。融合論的抨擊者們曾表示，如果兩種細胞都不具有吞噬能力，那麼就不可能一種進入到另一種之中去（儘管這樣的情況時有發生）。他們還指出，這兩種細胞都不具有廣泛的細胞骨架，那真核細胞的骨架是從哪裡來的？好吧，現在這裡有一種古細菌可能既能夠吞噬，又有細胞骨架——或者更可能具備兩者的原始雛形。「我們距離理解複雜性的演變過程又近了一點。」艾特瑪補充說。
從原核到真核的路上，洛基走了多遠？要澄清的是，洛基是現代微生物。它並不是我們的祖先，雖然它可能同樣是我們祖先所屬族群的一支。它暗示著我們的祖先比我們想像的要複雜得多。「它為我們展現了從原核生物到真核生物的一條更簡單的途徑。」麥克因納尼說，「看上去，古細菌作為融合宿主的觀點是有瑕疵的，甚至至今還有人認為這種現象不可能存在。但它其實已經準備好了，它擁有那些使它成為優秀宿主的關鍵基因。」
倫敦大學學院的尼克·萊恩（Nick Lane）剛剛出版了一本關於複雜生命起源的新書，他對這一結果並沒有那麼信服。「結論太誇張了，」他表示，「洛基提供了一些關於古菌能力的有趣情況，讓我們知道古菌能做的事超出我們想像——但是要成為真核生物，它們才不過走了1%的路。我打賭如果有人真的從海底挖一個上來，就會發現它有１-２微米長，沒有吞噬能力，而且是真正的原核生物。」
我認為萊恩和艾特瑪的分歧比共識要小。艾特瑪並不相信洛基就處在真核生物和原核生物的正中，「它只是使鴻溝變小了一點。」他說，「說它具有吞噬能力的確言之過早，但它已經具有了這樣做的要素，也許它只是徘徊在如何做到這點的路上。」
抓住洛基的「真身」無論洛基到底像什麼，它都為融合理論提供了可信度。它清楚地展現了真核細胞的演化來源於古細菌，兩者並非像舊理論中所說的那樣是姐妹族群。我們基本上是古細菌不小心搭上了進化火箭的結果——當然，這還要多謝那些擠進來的細菌。
泰斯·艾特瑪將繼續搜索洛基的「真身」。圖片來源：ettemalab.org
艾特瑪的當務之急是研究洛基的細胞結構。「如果我們能得到這些細胞的影像，看到它們究竟有多複雜，我們將了解很多事情。這絕對是優先級列表前排的任務。」他說，「我們的研究只基於10克海底沉積物，其中的細胞數量非常有限。而且由於某些原因，洛基並不想從沉積物裡出來。」
他們還會在更深層的海底沉積物裡尋找更多古細菌。鑑於他們這麼快就發現了洛基，他們有很大機率會發現更多新的古細菌，它們中的一些也許還和我們有著更近的親緣關係。（編輯：Calo）
參考文獻： Spang, Anja, et al. Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature (2015).文章題圖：ew.com