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最近科学界出了个大新闻德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队,找到了改写生命演化史的关键线索,主角是种叫"阿斯加德古菌"的微生物。
这玩意儿听起来像神话里的名字,实际上它藏着我们老祖宗怎么从单细胞变成复杂生命的秘密。
今天就来好好聊聊,这古菌到底凭啥能让课本都得重写。
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以前学的生物课本里,生命就分三大类,细菌、古菌、真核生物。
真核生物就是咱们这种有细胞核的,包括动物、植物、真菌啥的。
但这次阿斯加德古菌的发现,直接给这框架来了一锤子它的DNA里,居然藏着不少只有真核生物才有的基因。
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找这古菌可不容易,研究团队跟寻宝似的,跑遍了地球上最极端的地方。
温泉烫得能煮鸡蛋,深海热液喷口压力大得能把潜艇压扁,还有黑漆漆的海洋沉积物,挖起来跟挖石油似的费劲。
就这么一点点筛,才从这些"生命禁区"里找到了阿斯加德古菌的痕迹。
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从这些环境里弄出来的样本,DNA跟一锅大乱炖似的,各种微生物的遗传物质混在一起。
研究团队用了种新方法,有点像咱们用AI修老照片先把碎片扫描进去,再用计算机算法一点点拼,最后愣是把阿斯加德古菌的完整基因组给"复原"出来了。
团队里的瓦莱丽·德安达说,这过程就像从一堆碎玻璃里,拼出一幅完整的画。
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以前研究微生物,跟盲人摸象似的。
显微镜下看形态,培养皿里看能不能长,好多微生物根本养不活,就只能当"未知生物"。
现在不一样了,有了基因测序和超级计算机,就算养不活,只要有DNA碎片,就能把它的"身份信息"扒得明明白白。
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阿斯加德古菌就是这么被"隔空识物"的,要是搁20年前,想都别想。
从基因碎片到生命图谱,阿斯加德古菌的"身份档案"是怎么拼出来的?
这次研究一下子找到了63个阿斯加德古菌的新基因组,相当于给这个家族添了63个新成员。
这里面最有意思的是海姆达尔古菌,有的基因组大,有的小,跟同一家族里有高个子也有矮个子似的。
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还有个新确定的"霍达尔古菌目",基因里藏着不少真核生物的"同款零件",一看就是演化树上的关键角色。
科学家把阿斯加德古菌和真核生物的蛋白质拿来比对,就像比对不同家族的族谱。
结果发现,真核生物居然跟阿斯加德古菌里的霍达尔古菌目是"近亲",在进化树上算是"姐妹群"。
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这意思就是,咱们真核生物的老祖宗,可能就是从阿斯加德古菌里分化出来的。
阿斯加德古菌的祖先可能是个"爱复制基因"的主儿,基因复制得快,丢得又慢,就跟咱们手机存照片似的,越存越多,最后基因组就变得特别复杂。
它编码蛋白质的能力也比其他古菌强,能合成更多种类的蛋白质,这为后来演化出复杂的细胞结构打下了基础。
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早期的阿斯加德古菌可能靠"伍德-隆达尔途径"过日子,就像自己种菜吃,不用依赖别人。
后来慢慢学会了"吃现成的",也就是异养,可能还会发酵,有点像咱们酿酒时酵母的作用。
生活环境也从滚烫的地方,慢慢适应了温和的温度,这步子迈得还挺大。
当古菌遇上细菌,真核生物的"诞生剧本"藏着多少秘密?
华东师范大学的研究团队更精确地算了算,真核生物大概是在27.2亿年前出现的。
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那会儿地球刚经历完"大氧化事件",空气中氧气多了起来。
以前老觉得氧气是好东西,但对当时的微生物来说,可能跟毒气似的。
阿斯加德古菌说不定就是在这种环境压力下,演化出了新的生存技能,最后变成了真核生物的祖先。
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以前有个叫琳·马古利斯的科学家提出内共生学说,说真核生物的线粒体,其实是被吞进去的细菌,后来跟宿主和平共处了。
但一直不知道宿主是谁,现在看来,阿斯加德古菌很可能就是那个"宿主"。
它吞了细菌,细菌变成线粒体,一起演化成了真核生物。
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这就像两个人合租,最后变成一家人了。
阿斯加德古菌的基因里,有不少制造"真核特征蛋白质"的指令,比如肌动蛋白这玩意儿是细胞骨架的"钢筋",有了它,细胞才能维持形状,还能搬家、吞东西。
基因复制得多了,蛋白质种类就多,细胞骨架、细胞核这些复杂结构才有了"零件",真核生物才变得这么"精致"。
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今年《自然-通讯》上有篇文章说,阿斯加德古菌还有套挺复杂的防御系统,能识别外来的DNA,有点像咱们身体里的免疫系统早期版本。
说不定咱们现在的免疫系统,最早就是从这种古菌的防御机制演化来的。
这一下,连咱们怎么对抗病毒细菌的老底都快扒出来了。
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这次阿斯加德古菌的研究,可不是简单发现个新物种,它直接把真核生物的"出身"给改了咱们不再是独立的三大域之一,而是阿斯加德古菌的"后代"。
以前学三大域分类的时候,我还觉得挺权威的,没想到说破就破了。
对理解生命怎么从简单到复杂,从单细胞到多细胞,这研究太重要了。
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以后科学家可能会更关注极端环境里的微生物,说不定还能找到更多改写课本的"活化石"。
搞不清的是,下次生物考试,三大域分类还考不考?怕是得等新课本出来再说了。
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