张家伟（左）和董宏坡。研究团队供图

　　地球生命的存在情势有两个主流假说，即由细菌、古菌、真核生物构成的“三域学说”，以及由细菌、古菌-真核生物两大年夜类构成的“二域学说”。

　　近年研究注解，真核生物可能来源于古菌中的“阿斯加德古菌”，这一发明支撑了“二域学说”。然而，真核生物源于阿斯加德古菌的哪一支类群，一向存在争议。

　　此前的一项假说认为，真核生物来源于阿斯加德古菌海姆达尔纲内部，是霍德尔目标“姐妹”。

　　华东师范大年夜学河口海岸全国重点实验室研究员董宏坡和侯立军团队结合深圳大年夜学团队挑衅了这一假说。研究团队将真核生物来源地位准肯定位为阿斯加德古菌海姆达尔纲的姐妹类群，注解真核细胞的来源时光可能约在27.2亿年前，早于地球大年夜氧气事宜，为懂得真核细胞形成机制供给了重要线索。日前，相干研究成果揭橥于《天然》。

　　含有“嵌合体”的古菌

　　但故事还未停止。“我们意识到，涅尔德古菌目是肯定真核生物在古菌中进化地位的关键地点。”董宏坡告诉《中国科学报》。

　　因为含有较多的类真核蛋白，涅尔德古菌被认为属于阿斯加德古菌门，而体系发育分析却发明，该古菌目在古菌中的进化地位不稳定，当采取不合标记蛋白分析时，往往会被归于不合类群。更重要的是，当参加真核生物基因组构建发育进化树时，涅尔德古菌的地位变更明显影响真核生物的进化地位。

　　团队用逆向思维寻找解决思路，最终经由过程结合短读长序列回贴、基因组覆盖度分析、序列重叠群聚类和分类谱分析，发明涅尔德古菌基因组同时包含阿斯加德古菌及其姐妹超门TACK古菌的序列成分。涅尔德古菌基因组中有大年夜约24%~60%的重叠群属于TACK古菌，而仅3%~35%的重叠群属于阿斯加德古菌。

　　董宏坡表示：“我们揣摸，当应用的标记蛋白更多分布在阿斯加德古菌序列中时，涅尔德古菌进入阿斯加德古菌门，反之，则进入TACK古菌超门。涅尔德古菌含有的嵌合体可能是致使前人将真核生物定位到阿斯加德古菌海姆达尔纲内部的原因。”

　　还原生命来源场景

　　研究团队在解释真核生物在阿斯加德古菌中切实其实切地位后，经由过程分子定年与祖先代谢重构办法，揣摸出阿斯加德古菌与真核生物的最后合营祖先（LAECA）出现于约27.2亿年前。分化时光早于大年夜氧化事宜，由此推想该祖先可能是一个应用氢气作为电子供体的厌氧产乙酸古菌。

　　经由抽丝剥茧，研究团队还原了近30亿年前真核生物的来源过程。

　　

　　“定位真核生物祖先在阿斯加德古菌门内部的分化节点十分重要，直接关乎真核生物细胞在地球上初次出现的时光，以及彼时古菌祖先的生活方法。”董宏坡说。

　　论文第一作者、华东师范大年夜学2021级博士研究生张家伟介绍，真核生物祖先具有完全的古菌型伍德-隆达尔门路，为其依附氢气进行化能自养发展供给了可能。该祖先基因组也编码了不完全的有氧呼吸链中的末尾氧化酶，可能是经由过程程度基因转移从兼性好氧的共生菌中获取，并介入低氧前提下的解毒功能。更重要的是，LAECA包含多种对氧气异常敏感的介入细胞关键代谢门路的酶，它们最初可能在邃古宙缺氧的深海情况中进行厌氧发展。

　　“这项研究支撑了真核生物的氢来源假说，即真核生物来源于一个依附氢气的古菌宿主与一个产氢细菌的融合。”董宏坡说。

　　在泥泞中寻找生命来源暗码

　　2018岁尾，董宏坡进入华东师范大年夜学河口海岸全国重点实验室，开展滨海湿地古菌生物多样性及其情况适应机制研究。彼时，董宏坡就带领团队开展阿斯加德古菌基因组的相干研究。

　　古菌在通俗情况中丰度低、分布不平均，寻找新的古菌类群难度极大年夜。近年来，研究团队在我国红树林天然保护区及河口盐沼湿地开展了大年夜量宏基因组测序工作，成功组装出很多新型古菌类群。

　　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苦采样。在树林中迷路、在泥泞中摔倒，是他们的日常。“但一想到这些看似通俗的淤泥里可能藏着生命来源暗码，一切都值了。”张家伟说。

　　同时，华东师范大年夜学河口海岸全国重点实验室的大年夜型集群为研究的快速推动供给了强大年夜的硬件支撑和计算资本。

　　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”，经由过程整合新组装的223个高质量阿斯加德古菌基因组和美国国度生物技巧信息中间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。基于该数据集，研究团队从新拔取多套标记蛋白，结合体系基因组学办法，将真核生物定位于阿斯加德古菌海姆达尔纲之外。

　　“熟悉真核细胞的形成机制，对懂得生命演变规律、生物多样性、疾病机制甚至地外生命摸索均具有深远影响。”董宏坡表示，团队下一步筹划从滨海湿地资本库中寻找更多海姆达尔纲古菌基因组并富集纯化出这类古菌，对其开展生态功能、心理代谢特点等相干研究。 （记者 江庆龄）

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