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Nature：'奇迹微生物' 话复杂细胞的进化史
来源:bio360 / 作者:abby / 2017-01-13 ? 4 ? 6 ? 632
本周发表在 Nature 上的一项新的研究是由瑞典乌普萨拉大学带领的国际研究小组完成的。该篇文章描述了对能为复杂细胞生物是如何出现的提供新的见解的微生物群的发现。该篇研究为数亿年前单一微生物祖先是如何逐步进化为组成植物、真菌也有动物和人类的复杂细胞类型提供了新的细节。
我们星球的生物能被分为三个主要的类群。这其中的两大类群的代表生物是微生物、细菌和古生菌。第三大类群是由许多看得见的生物所组成，例如人类、动物和真菌，统称为真核生物。然而，细菌和古生菌的细胞通常是小而简单的，而真核生物则是由大而复杂的细胞类型所构成。这些复杂细胞类型对于科学界来说始终是一个秘密。但是如今，由乌普拉萨大学领导的国际研究小组已经鉴定出一微生物群能够为单一细胞向复杂细胞演化过程提供独特的见解 。
基于备受欢迎的生物学家 Carl Woese 的开创性工作，人们已经知道了在某种情况下真核生物与古生菌拥有共同的祖先。共生关系（即两种细胞类型之间一种亲密的合作关系的过程）在这个过程中也扮演着重要的作用，这点也是非常清楚的。大部分的科学家都认为古生菌宿主细胞吸纳细菌这一共生关系后最终走向了真核生物。但是，无论是这种共生关系作为细菌向真核生物进化的原因还是复杂细胞的演变结果仍然是一个未解决的问题。
在本周 Nature 上的文章，来自瑞典乌普萨拉大学的研究者与来自美国、日本、丹麦和新西兰的研究者一同合作报道了一个新的古生菌群 - 仙宫古生菌揭露出真核细胞是如何逐步进化为复杂性生物的重要细节。
一位来自乌普萨拉大学细胞与分子生物学院的领导科学团队进行此次研究的科学家 Thijs Ettema 说：“对于复杂细胞类型的演化这个长远而复杂的过程依旧是知之甚少的。通过使用新的方法获取不能在实验室生长的微生物的基因组数据，我们鉴定出一种古生菌群，它是与来自真核细胞进化的相关宿主细胞有关的。这是非常令人兴奋的时刻。”
在 2015 年，Thijs Ettema 和他的同事发表了一个关于‘洛基’的基因组数据的突破性进展研究，‘洛基’为海洋底的古生菌生物代表着最靠近活的复杂细胞生命的微生物。在目前研究当中，证实原来的发现、几个新的洛基相关的古生菌的研究被描述。
Thijs Ettema 说：“这些生物体是我们最靠近微生物的亲戚，以及我们几乎不了解他们。现代方法允许我们抢先对其基因进行研究。这是真正令人兴奋的。”
该篇文章的共同作者，来自乌普萨拉大学的细胞与分子生物学院的 Jimmy Saw 说：“我们的发现是基于对能直接从环境获得的遗传物质的分析。我们实际上从未看见过这些细胞。”
来自乌普萨拉大学的 Eva Fernandez-Caceres 说：“我们将这些新的古生菌自命名为北欧诸神的托尔、欧丁神和海姆达尔与洛基一起构成了仙宫古生菌。有趣的是，这些新的古生菌群是在全世界不同的环境被发现，不像洛基一样在深海底被发现。迄今为止，它们是最丰富的沉积物。”
这篇研究为真核生物由与这些仙宫古生菌相关世系进化而来提供了强有力的证据。
另一个本篇文章的来自乌普萨拉大学的作者 Kasia Zaremba-Niedzwiedzka, 说：“仙宫古生菌为生命之树中的真核生物构建了一个良好的支撑体。折意味着它们拥有同一个祖先。这篇研究的一部分是相当复杂的，但是得益于拥有许多的数据而高兴。这不是故事的结尾，而是故事的转折点。”但是最主要的惊奇之处是当仙宫古生菌基因组被更加详细分析之时。
以为乌普萨拉大学大学细胞与分子生物学院的 Anja Spang 说：“我们发现仙宫古生菌与真核生物分享了许多独特的基因，包括涉及到使真核生物复杂化的结构的形成的几种基因。如此基因迄今为止只在真核生物当中被发现，这也就表明了这些古生菌通过某种方式变得复杂化的。然而，图像内容却难以清晰的表现出这是如何发生的。”
对 Thijs Ettema 和他研究小组而言，更为详细的研究仙宫古生菌是一个优先考虑的目标。当前研究表明这些古生菌能够在许多环境中被发现，而不仅仅是在先前认为的海洋底下。这使得该研究小组的目标更加的易驾驭了。
Thijs Ettema 总结说道：“假如我们分离或者培养了仙宫细胞并在显微镜下观察研究它们，这将会是一件很好的事情。我深信这将为了解复杂细胞是如何演化的提供更重要的线索。最终，我们的微生物祖先将被解开神秘的面纱。”
文章来源：DOI: 10.1038/nature21031 |
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发表于 2017-1-25 06:07