真核生物诞生于27.2亿年前！华东师大团队在《自然》发文揭秘生命起源

北京时间5月7日，华东师范大学河口海岸全国重点实验室董宏坡和侯立军研究员团队联合深圳大学研究团队在《自然》发表最新研究成果，将真核生物起源位置精确定位为海姆达尔纲的姐妹类群，这一发现表明，真核细胞的起源时间可能约在27.2亿年前，为理解真核细胞形成机制提供了重要线索。研究团队以我国红树林湿地和河口盐沼湿地为“天然实验室”，历时6年采集沉积物样本，利用计算生物学研究技术，揭示真核生物祖先可能在海姆达尔纲古菌分化之前就已经形成。

当今，地球上生命存在形式有两个主流假说，分别为“三域学说”即细菌、古菌、真核生物和“二域学说”即细菌、古菌-真核生物。但近年发现证明，真核生物可能起源于古菌中的“阿斯加德古菌”，这一发现支持了“二域说”。但真核生物究竟起源于阿斯加德古菌的哪一支类群，一直存在争议。该研究挑战了此前关于真核生物祖先起源于阿斯加德古菌海姆达尔纲内部、作为霍德尔目姐妹的假说。

科研团队通过整合新组装的223个高质量的阿斯加德古菌基因组和NCBI数据库现存的基因组，构建了一个包含411个阿斯加德古菌基因组的数据集。针对最新的数据集，研究团队重新选取多套标志蛋白，结合系统基因组学方法，以高置信度将真核生物定位到阿斯加德古菌海姆达尔纲之外，与海姆达尔纲互为姐妹。

团队在阐明真核生物在阿斯加德古菌中确切位置之后，通过分子定年与祖先代谢重构，推断出阿斯加德古菌与真核生物的最后共同祖先约出现于27.2亿年前。该研究还支持了真核生物的氢起源假说，即真核生物起源于一个依赖氢气的古菌宿主与一个产氢细菌的融合。

古菌在普通环境中丰度低、分布不均匀，寻找新的古菌类群难度极大。华东师大研究团队在我国红树林自然保护区以及河口盐沼湿地开展了大量宏基因组测序工作，成功组装出众多新型古菌类群。

为获取关键样本，团队曾深夜冒险进入红树林，在蚊虫围攻和泥泞中艰难采样。论文第一作者、华东师范大学2021级博士生张家伟回忆：“我们在采样时多次迷路，浑身是泥，但一想到这些看似普通的淤泥里可能藏着生命起源的密码，一切都值了。”

“认识真核细胞的形成机制对理解生命演化规律、生物多样性、疾病机制乃至地外生命探索均具有深远影响。”研究团队表示，下一步是期待从滨海湿地资源库中寻找更多海姆达尔纲古菌基因组以及富集纯化出这类古菌，开展其生态功能、生理代谢特征等相关研究。