定位真核生物起源于约27.2亿年前，华东师大团队在《自然》发文_科技快讯

近年来，关于生命起源有两种主流假说：“三域学说”（细菌、古菌、真核生物）和“二域学说”（细菌、古菌-真核生物）。然而，最近的研究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”。然而，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。为了解决这个问题，华东师范大学团队联合深圳大学研究团队在国际顶级期刊《自然》发表最新研究成果。他们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（Heimdallarchaeia）古菌分化之前就已经形成。这项研究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，早于地球大氧气事件。这一发现为理解真核细胞形成机制提供了重要的线索。生命起源一直是科学家们关注的问题。这项研究通过整合新组装的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。这项研究的关键是涅尔德古菌目的发现。涅尔德古菌目是一种含有较多的类真核蛋白的古菌，被认为属于阿斯加德古菌门，但其在古菌中的进化地位不稳定。当使用传统核糖体标志蛋白时，该古菌进入TACK超门，与初古菌互为姐妹；但是当使用57个非核糖体蛋白时，它却进入阿斯加德古菌门。因此，当加入真核生物基因组构建发育进化树时，该古菌位置的变化显著影响着真核生物的进化位置。为了解决这个问题，研究团队打破常规，采用逆向思维，通过短读长序列回贴、基因组覆盖度分析、序列重叠群聚类和分类谱分析发现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。这表明涅尔德古菌含有的嵌合体可能是导致前人将真核生物定位到阿斯加德古菌海姆达尔纲内部的可能原因。在探寻共同祖先和还原生命起源场景方面，研究团队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（早于大氧化事件），可能是一个使用氢气作为电子供体的厌氧产乙酸古菌。该祖先具有完整的古菌型伍德-隆达尔途径（Wood-Ljungdahl），为其依赖氢气进行化能自养生长提供了可能。此外，该祖先基因组中也编码不完整的有氧呼吸链中的末端氧化酶，可能是通过水平基因转移从兼性好氧的共生菌中获取，并参与低氧条件下的解毒功能。这项研究为理解生命演化规律、生物多样性、疾病机制乃至地外生命探索均具有深远影响。未来，研究团队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。以上就是关于这项生命起源研究的简介。