一种新发现的生命形态，或许可以揭示生命起源

(照片来源:Imachi等人，bioRxiv，2019年)

2010年，科学家在对从北冰洋海底采集的沉积物岩心进行DNA分析时，发现了一些令人惊讶的事情。一种以前未知的古菌属微生物，其基因组特征似乎与真核生物有关。

他们在格陵兰岛附近的洛基城堡热液喷口发现了这种生物，并将其命名为洛基阿契奥塔(以下简称洛基)；然而，更大的疑问给这一发现蒙上了阴影:样本是否被核心中的其他物质污染了？

现在，由于日本科学家的努力，这些疑虑已经被消除了。他们首次分离出洛基，并在实验室中培养它。

这意味着研究人员可能第一次观察和研究了活着的洛基，这可以帮助我们在这个不可思议的蓝色星球上找到我们的第一个祖先。

生命之树可以分为三个区域。其中一个被细菌占据——没有细胞核或膜结合细胞器的单细胞微生物，它们通过摆动被称为鞭毛的毛发状结构移动。另一种是真核生物，其细胞有细胞核和细胞膜。这个领域包括我们人类、动物、植物和藻类。

还有古细菌。它们非常像细菌，因为它们缺少结合在细胞膜上的细胞核和细胞器，并利用鞭毛四处活动。但是它们之间有着关键的区别。它们的细胞壁由稍有不同的物质组成，它们的核糖核酸非常不同，足以将它们从生命之树中分离出来。

但是后来洛基和其他具有真核生物特征的古细菌样本出现了。它们分别被命名为Thorarchaeota、Odinarchaeota和Heimdallarchaeota(遵循相同的命名规则)。

一般来说，它们被称为阿斯加德古菌，一些科学家认为这可能是真核生物的起源——也许是在像阿斯加德这样的古菌吞噬了一种细菌之后。

然而，如果没有对有机体的单独详细研究，很难区分它。这是日本科学家的功劳。他们在2006年从海平面以下2533米(8310英尺)的南海海底采集了沉积物芯。

这是在人们知道古菌阿斯加德之前。不久，对这个丰富样本的核糖核酸分析揭示了洛基样生物的存在。

团队在开始工作时并不知道这一点。在连续流生物反应器系统中，他们连续注入甲烷以模拟深海甲烷排放的条件，并培养样品五年。在这种情况下，微生物慢慢繁殖。

下一步是将生物反应器中的样品放入装有营养物质的玻璃管中，以维持它们的营养和生长。在那里，他们又等了一年，最终开始发展一个非常弱的洛基集团。

然后，该团队投入了更多的时间来分离、培养和生长这种缓慢分化的细菌群。普通细菌数量通常需要半小时才能翻倍，而洛基需要20天。

研究人员在论文中写道:“重复传代培养以极低的生长率和细胞产量丰富了古细菌的菌群。培养有30-60天的滞后期，需要3个月以上才能完全生长。然而，培养温度、基质组合和浓度的变化对滞后期、生长率或细胞产量没有明显的改善

总的来说，这项实验花了12年时间。研究人员将他们培育的微生物命名为同生普罗米修斯——以古希腊神话中的泰坦普罗米修斯命名，据说普罗米修斯用粘土创造了人类。

他们有了一些有趣的发现。第一种观点认为，只有存在一种或两种微生物，即古细菌和创伤弧菌时，才能生长。当普罗米修斯将氨基酸分解成食物时，它会产生氢，而其他微生物会吃氢。

实验表明，如果氢被允许四处游走，这可能会进一步阻碍普罗米修斯藻本已缓慢的生长速度，表明古细菌和其他生物有共生关系——在这种情况下，这意味着一个物种或两个物种的生长取决于其他物种吃什么。

当在电子显微镜下对这种生物进行检查时，它显示出一种不寻常的形状，一条长长的触手从它的身体中伸出，它的伙伴微生物附着在它身上。研究人员假设，当地面上的氧气开始增加时，这种生物就变成了与使用氧气的细菌相关的生物，增加了其生存的机会，并走上了成为真核生物的道路。

事实上，DNA测序揭示了其他古菌的真核特征。

显然，仍有许多工作要做。普罗米修斯藻可能与数十亿年前的古代细菌非常不同。真核生物是从古代生物进化而来的，这一点还很不确定。

到目前为止，这项研究还没有经过同行评审，所以了解科学界对它的看法将会很有意思。但是不管现在发生什么，我们都会从这项工作中学到很多。

“这是一篇具有里程碑意义的论文，反映了巨大的工作量和毅力，”瓦赫宁根大学的进化微生物学家Thijs Ettema告诉《自然》。

"这是理解这一重要谱系的重要一步."