來源：經濟日報
本周，最新一期的《自然》雜誌，發表了一篇日本科研團隊的論文，日本橫須賀海洋研究開發機構（JAMSTEC）的井町寬之和日本筑波產業技術綜合研究所（AIST）的延優等研究人員，利用深海沉積物培養了一種阿斯加德（Asgard）古菌，對其進行了表徵，試圖揭示真核生物的起源。
這項研究工作被描述為「裡程碑」「重大的」進步，有同領域學者表示這標誌著「微生物學的巨大突破」。
神仙古菌家族
這是一個重大的突破，科研人員試圖描述的是大約二十億年前地球上生命起源的一個重要階段——生命如何從原核生物進化成真核生物？
這個階段有多麼重要呢？
動物、植物、真菌……包括我們人類，都是由真核細胞組成的真核生物。
但在真核細胞出現以前，地球上只存在簡單的微生物——古菌和細菌，它們都是原核生物。
原核細胞即廣義的細菌，它構造簡單，細胞核無核膜包裹，沒有複雜的細胞器。
真核細胞則包含典型膜型細胞器，如細胞核和線粒體等。
簡單的原核細胞如何進化成複雜的真核細胞？
科學家們發現，古菌具有許多真核生物的特徵，明顯區別於細菌。這意味著，人類在細胞層面的老祖宗，可能是古菌。
2015年，瑞典團隊曾在《自然》發表論文，發現並解析了一種全新的古菌——洛基古菌（Lokiarchaeota）的DNA序列。此後兩年，又有三個與洛基古菌有關的新的古菌被發現，分別命名為索爾古菌（Thorarchaeota）、奧丁古菌（Odinarchaeota）和海姆達爾古菌（Heimdallarchaeota）。由於這幾種古菌都以北歐神話中的神仙命名，如邪神洛基、雷神索爾、主神奧丁、守護神海姆達爾，包括上述幾種古菌在內的整個新的古菌類群，自然就以北歐神話中的神域阿斯加德（Asgard，又譯「仙宮」）命名了，它們被統稱為阿斯加德古菌。
對阿斯加德古菌的DNA分析研究顯示，它們存在真核細胞樣基因，和真核細胞親緣關係非常接近。人們據此推測，阿斯加德古菌就是包括人類在內的地球複雜生命的老祖宗。
但是，這只是通過DNA序列進行的推測，並沒有其他更直接的生化代謝實驗證據，主要是沒有在實驗室內成功培養出這些細菌，無法重複和確定這個進化過程，因此只屬於沒有被證實的假說。
十年實驗培養
這次日本研究團隊做出來的，正是這個實驗室培養工作。井町寬之和延優等人經過十年的努力，分離並培養了一種阿斯加德古菌。（捋一下這個時間線，很顯然，日本團隊剛開始研究神秘古菌時，還沒有阿斯加德古菌這個概念。）
用於收集淤泥樣本的日本「深海6500」號載人潛水器。（JAMSTEC供圖）
研究小組從日本海岸的大峰脊深處收集了淤泥，之後將樣本放入充滿甲烷的特製生物反應器裡培養。2000天後，他們分離出了包含多種微生物的混合物，再經過多年的進一步富集，得到了某種阿斯加德古菌的活體培養物。
他們將這種微生物命名為Prometheoarchaeum syntrophicum，源自希臘神話中的普羅米修斯，他用粘土造出了人類。（果然是仙宮古菌家族，科學家們都給它們取神仙名字。）
Prometheoarchaeum syntrophicum這個名字太長了，我們就簡單點，叫它「普羅米修斯君」吧！
「普羅米修斯君」生長速度極慢，每14－25天數量翻一番。它的基因組也包含高比例的真核細胞樣基因，證實了之前的DNA分析。
研究人員通過實驗室觀察發現，「普羅米修斯君」必須與一種或兩種伴生細菌一起生長。當「普羅米修斯君」將胺基酸分解成食物時，會產生氫氣，而伴生菌則以氫為食。如果這種古菌周圍存在氫氣，能顯著阻礙其生長速度，共生菌則能幫助古菌消除氫氣的不利影響。
通過電子顯微鏡觀察，研究人員還發現，「普羅米修斯君」缺少複雜真核生物所擁有的胞內細胞器樣結構，但是其外部表面擁有長長的通常會分支的突起，有點類似神經細胞的突觸。它的共生菌夥伴們就依附在這些長長觸角周圍。
老祖進化之路
在實驗的基礎上，日本團隊這樣推測老祖宗古菌的進化之路：
古菌老祖宗生活在地球大氣含有氧氣之前。大約27億年前，氧氣開始在地球上集聚，但氧氣對老祖宗來說是有毒的。
為了避免被氧氣毒死，厭惡氧氣的老祖宗古菌通過與耐氧和除氧的細菌形成共生關係來適應新的環境。在這種共生關係中，一種共生菌可以消耗掉多餘的氫，另一種共生菌可以消耗掉有毒的氧。
隨著地球上氧氣水平的上升，生存所迫，古菌利用觸手狀的結構來「纏繞」捕獲經過的除氧細菌，以達到更親密的共生關係。觸手們融合成囊泡，將古菌和細菌包裹在一起。宿主古菌與內部細菌共享胺基酸這樣的食物，作為回報，細菌消耗氧氣並提供營養。宿主將代謝委託給細菌，細菌則為宿主提供能量。
細菌在此過程中被吞噬，並最終演變成細胞器內部結構的線粒體，是細胞的動力源，對呼吸和能量產生至關重要。
通過基因轉移和共生關係的成熟，我們得到了最初的真核細胞，這是一種可以呼吸氧氣的古菌與細菌的雜交體，含有可以提供能量的「線粒體」。
這就是一個原始的真核生物的誕生。
所以，這就是一個在反派氧氣導致的生存壓力下，土著古菌與過客細菌被迫組CP，然後開拓出真核生物這一波瀾壯闊進化道路的故事啊！