维也纳大学和苏黎世大学成功发现真核细胞起源的先进科学步骤

来自维也纳大学和苏黎世大学的研究人员成功地发现了一个缺失的环节，揭示了真核细胞的起源，代表了研究包括人类在内的生物起源的先进科学步骤，并证实了日本研究人员在 2020 年提出的假设模型，即真核生物来自原始细胞“阿斯加德”。

生物的出现和进化是生物学中提出的最大问题之一，也是几十年来研究人员争论最多的话题。

该团队包括由维也纳大学的Christa Schleber和苏黎世（苏黎世联邦理工学院）的Martin Bilhofer领导的研究人员，根据维也纳大学12月21日发表的声明文本，由于培养了特别代表并利用显微镜方法进行了更准确的表征，成功发现了一种新的原始细胞菌株（古菌），已经接近回答这个问题。

根据发表在《自然》杂志上的一项研究，阿斯加德表现出独特的细胞特征，这些特征是动物和植物等更复杂的生命形式进化链中的“缺失环节”。

2015年发现的所谓“阿斯加德古菌”组的深海环境样本的遗传研究

如果生物树通常分为3个主要分支：细菌，原始细胞和真核细胞，那么最后一个分支 - 虽然不是最大的 - 仍然是研究最多的群体，是唯一看到多细胞出现的群体，因此包括人类，动物，植物，藻类和真菌，其特征是复杂的细胞结构。

这种类型的研究对于了解细胞及其分裂的作用机制至关重要，因此间接有助于了解生物体的生长和发育阶段以及某些疾病的出现。

寻找真核细胞起源始于确定原始细胞（古细菌）和真核细胞之间的联系，争议的起源可以追溯到真核生物细胞的基本特征，即“存在细胞核”涂有含有遗传物质的双层膜。

大多数模型假设古菌和细菌在真核生物的进化中发挥了关键作用，也就是说，真核细胞是从大约20亿年前古菌和细菌之间的紧密共生进化而来的。

2015年，深海环境样本的遗传研究发现了所谓的阿斯加德古菌，它最接近真核细胞。日本研究人员于 2020 年发表了阿斯加德考古学的第一批图像，此后引发了争议。

在皮兰海岸的西卡运河中采样海洋沉积物

维也纳大学和苏黎世大学的团队首次成功地培养了更高浓度的阿斯加德古菌群的代表。这种代表存在于斯洛文尼亚皮兰海岸和多瑙河岸沉积物的海洋沉积物中。

“在实验室稳定的农场获得这种高度敏感的生物是非常困难和压力的，”维也纳大学博士后研究员，该研究的早期作者之一Tiago Rodriguez-Oliveira说。

维也纳大学团队在培养高肥沃的阿斯加德代表方面的成功允许通过显微镜检查对细胞进行更详细的研究，苏黎世的研究人员使用最先进的电子显微镜拍摄休克冷冻细胞的照片。“这种方法使我们能够获得内部细胞结构的三维视图，”Belhofer说。

Florian Woolweber花了几个月的时间在显微镜下跟踪细胞，他说：“细胞由圆形细胞体组成，具有薄而有时很长的延伸。这些结构似乎将不同的细胞体连接在一起。

“这些细胞还具有广泛的肌动蛋白丝网络，这些网络被认为是真核细胞中独一无二的。

这表明，广泛的细胞结构起源于古菌，在第一批真核生物出现之前。这支持了关于生命史上这一重要而惊人的事件的理论。

阿斯加德古菌最接近真核细胞

根据维也纳大学团队负责人微生物学家Christa Schleber的说法，这种名为Lokiarchaeum ossiferum的新栽培生物具有巨大的潜力，可以为未来真核生物的早期进化提供更多突破性的见解。

“获得一个稳定且肥沃的农场花了6年时间，但现在我们可以利用这个实验进行许多生化研究并种植其他阿斯加德古菌，”Schleber说。

此外，科学家现在可以使用苏黎世开发的新成像方法来研究阿斯加德古菌与细菌之间的密切相互作用。

还可以研究潜在的细胞生物学过程，例如未来的细胞分裂，以阐明真核生物中这些机制的进化起源。

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