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全新古细菌或可揭示生命起源:科学家研究了12年

2019-08-22 12:35:33 暂无 阅读:759 评论:0

2010年,科学家在对北冰洋海底采集的沉积物岩心进行DNA剖析时,他们发现了一些令人诧异的器材。一种以前未知的属于古细菌(Archaea)的微生物,而它的基因组特征似乎与真核生物(Eukaryota)有关。

他们在格陵兰岛四周的Loki's Castle热液喷口发现该生物,并将其定名为Lokiarchaeota(以下简称Loki);但更大的猜忌给这一发现掩上了一层暗影:样品是否被岩心的其他器材所污染了?

如今,多亏了..科学家的起劲,这些迷惑获得了搁浅。他们第一次隔离了Loki,并在实验室里培养了它。

这意味着,研究人员或者第一次对在世的Loki进行了视察和研究,这能够匡助我们在这个令人难以置信的蓝色星球上找到我们的第一个祖先。

生命之树在其根蒂上能够被分为三个范畴。个中之一被细菌所占——没有细胞核或膜连系的细胞器的单细胞微生物,经由摆动称为鞭毛的毛发状构造四处游走。另一种则是真核生物,其细胞具有细胞核和细胞膜。该范畴包含了我们人类、动物、植物和藻类。

还有就是古细菌。它们很像细菌,因为缺乏细胞核和与膜连系的细胞器,并使用鞭毛来四处走动。但它们之间存在着要害的区别。它们的细胞壁由略有分歧的物质构成,它们的RNA差别很大,足以将它们在生命之树上朋分开来。

但随后显现了Loki,还有另外具有真核生物特征的古细菌标本。它们被定名为Thorarchaeota、Odinarchaeota和Heimdallarchaeota(遵循沟通的定名划定)。

总体而言,它们被称为阿斯加德古细菌(Asgard archaea),一些科学家认为它或者是真核生物的发源——或许是在阿斯加德一般的古细菌吞噬了一种细菌之后。

然则,若是纰谬生物体进行零丁的具体研究,就很难差别出来。这就是..科学家的劳绩地点。他们在2006年从海平面以下2533米(8,310英尺)的南海海槽中的海底找回了沉积物岩芯。

这是在世人知道阿斯加德古细菌之前。不久后,对此雄厚样本的RNA剖析才发现存在雷同Loki的有机体。

团队刚起头工作时,还不知道了这一点。在一连流生物回响器系统中,他们络续注入甲烷来模拟深海甲烷排放的前提,在个中培养了五年样品。在这个前提下,微生物迟缓地成倍增进着。

下一步就是将生物回响器中的样品放入含有营养物质的玻璃管中,以连结它们的营养和生长。在那边,他们又守候了一年,终于起头成长出了非常微弱的Loki群体。

然后,团队投入了更多的时间来隔离、培育和增进这个迟缓分化的细菌群。常见的细菌群平日需要破费约半小时翻倍,而Loki则花了20天。

研究人员在论文中写道:“反复的亚培育在古细菌极低的生长速度和细胞产量下,雄厚了古细菌的菌群。培育物一向有30-60天的滞后期,需要3个多月才能完全生长。而培育温度的转变,基质的组合和浓度对于滞后期、生长速度或细胞产量没有显着的改善。”

总的来说,这个实验破费了12年。研究人员将他们培养的微生物定名为Prometheoarchaeum syntrophicum——在普罗米修斯之后,古希腊神话中的泰坦被认为是用黏土缔造了人类。

他们有了一些有趣的发现。第一种概念认为,Prometheoarchaeum只有在一种或两种微生物存在的情形下才会生长,这两种微生物离别是古甲烷菌和氟脱硫弧菌。当Prometheoarchaeum将氨基酸分化成食物时,它会发生氢,而其他微生物则以氢为食。

实验表明,若是许可氢在四周盘桓,这或者会进一步阻碍Prometheoarchaeum那已经很慢的生长速度,表明古细菌和另外生物存在着共生关系——在这种情形下,意味着一个物种或两个物种的生长取决于另一个物种吃什么。

当在电子显微镜下搜检这个有机体时,它揭示了一个不平常的外形,一个长长的触角从它的体内抽芽,它的伙伴微生物就倚赖在上面。

研究人员假设,本地面上的氧气起头增加时,这种有机体转而与使用氧气的细菌发生关系,增加其生存机会,并走上了成为真核生物的道路。

事实上,DNA测序揭示了另外阿斯加德古细菌的真核特征。

显然,还有很多工作要做。Prometheoarchaeum或者与数十亿年前的古细菌天差地别。远不克确定真核生物是从古生物进化而来的。

到今朝为止,这项研究还没有经由同业评审,是以认识科学界对此的见解将是一件有趣的事情。但无论如今发生什么,我们都将从这项工作中学到好多。

“这是一篇具有里程碑意义的论文,反映了伟大的工作量和毅力。”瓦赫宁根大学的进化微生物学家Thijs Ettema对《天然》杂志说。

“这向认识这一主要血统迈出了主要的一步。”

全新古细菌或可揭示生命起源:科学家研究了12年

(图片起原:Imachi et al., bioRxiv, 2019)

文章出处:蝌蚪五线谱

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