北大西洋深海古菌:從原核到真核的橋梁

2020-11-25 生物谷

2015年5月15日訊/生物谷BIOON/   科學家們普遍認為，20億年前，單細胞結構簡單的原核生物產生了結構更加複雜精細的真核生物。最終，這些真核生物不斷發展，形成了今天豐富的生物種類，比如真菌，植物，還有我們這樣的動物。然而，從原核到真核，這個轉變的具體細節仍然無法得知。

如今，科學家們在《Nature》刊文，宣布在北大西洋海底發現了一種新的古生菌Lokiarchaeota，被認為是在原核生物中與真核生物親緣最近的生物。這個複雜的古菌類群，連結起了原核生物和真核生物，也證明了真核生物正是從原核生物發展而來，而新發現的這種古菌就是橋梁。遺傳系譜分析表明，這種古菌中存在很多存在於真核生物的特徵蛋白質類型，而且基因組的分析也表明了這種古菌和真核生物非常接近。

科學家們在北大西洋的海溝底部的樣品中發現了一種屬於未發現的古菌類型。通過16sRNA序列分析，他們認為這是一種深海古菌群。更深入的測序分析認為，這種古菌屬於TACK超門的一支。而這個樣品中的古菌還可以進一步分成兩種不同的群體。通過比較特徵性蛋白，發現這個古菌群和真核生物很可能是從同一支起源的，而且他們很可能是存在著共同的祖先，然而也有可能性這種古菌是真核細胞生物的祖先。 

這種古菌中存在很多與膜泡運輸和質膜變形相關的蛋白，而這些蛋白都是真核生物的特徵性蛋白。這種膜泡運輸和質膜變形相關的蛋白，很可能在原核細胞捕捉並內共生線粒體的過程中起著重要作用。一方面這些特徵性蛋白拓寬了古菌中特徵性蛋白的類群。而且這種古菌還能轉錄翻譯一些 很接近真核生物的核糖體蛋白。同時，像一些小的GTPase和肌動蛋白，在這種古菌和真核生物中也有很多相似性。

通過基因組分析和蛋白質分析，發現了這種古菌和真核生物在分類關係上非常接近，很可能這種古菌就是真核生物的祖先。進一步的理化性質，代謝特徵，以及細胞學特性的研究，應該能夠弄清真核生物從古菌起源的本質。這將會為研究真核生物早期 起源的黑暗世界迎來新的曙光。（生物谷Bioon.com）

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The origin of the eukaryotic cell remains one of the most contentious puzzles in modern biology. Recent studies have provided support for the emergence of the eukaryotic host cell from within the archaeal domain of life, but the identity and nature of the putative archaeal ancestor remain a subject of debate. Here we describe the discovery of 『Lokiarchaeota』, a novel candidate archaeal phylum, which forms a monophyletic group with eukaryotes in phylogenomic analyses, and whose genomes encode an expanded repertoire of eukaryotic signature proteins that are suggestive of sophisticated membrane remodelling capabilities. Our results provide strong support for hypotheses in which the eukaryotic host evolved from a bona fide archaeon, and demonstrate that many components that underpin eukaryote-specific features were already present in that ancestor. This provided the host with a rich genomic 『starter-kit』 to support the increase in the cellular and genomic complexity that is characteristic of eukaryotes.

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  • 【科技日報】古菌:無所不在 活出極限
    中國考察隊員、來自南方科技大學海洋科學與工程系張傳倫教授團隊的高思敏，希望能從莫克蘭海溝採集的海水和沉積物樣品中尋找到古菌群落，進行深入分析和研究。　　第三種生命形式 儼然是個「四不像」　　與細菌和真核生物相比，大多數人可能對古菌比較陌生，古菌（Archaea）是與細菌和真核生物並列的第三種生命形式，又稱古細菌、太古菌或太古生物，是原核生物中的一大類。之所以稱其為「古」菌，與其在地球上的出現時間有關。
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    什麼是原核生物？什麼是真核生物？盧達晨 中學地理問答 地理問答 有問必答答：原核生物：缺乏將細胞核和其他細胞成分分割開來的膜結構的細胞或生物體。包括病毒、細菌和藍綠藻。（《放射醫學與防護名詞》第一版）真核生物：由真核細胞構成的生物。具有細胞核和其他細胞器。所有的真核生物都是由一個類似於細胞核的細胞（胚、孢子等）發育出來，包括除病毒和原核生物之外的所有生物。與古核生物、原核生物並列構成現今生物三大進化譜系。