華東師大科研團隊在《自然》發文 揭秘真核生物起源於27.2億年前

來源：文匯報

（記者儲舒婷）北京時間5月7日，華東師範大學河口海岸全國重點實驗室董宏坡和侯立軍研究員團隊聯合深圳大學研究團隊在《自然》發表最新研究成果，將真核生物起源位置精確定位爲海姆達爾綱的姐妹類羣，這一發現表明，真核細胞的起源時間可能約在27.2億年前，爲理解真核細胞形成機制提供了重要線索。研究團隊以我國紅樹林溼地和河口鹽沼溼地爲“天然實驗室”，歷時6年採集沉積物樣本，利用計算生物學研究技術，揭示真核生物祖先可能在海姆達爾綱古菌分化之前就已經形成。

當今，地球上生命存在形式有兩個主流假說，分別爲“三域學說”即細菌、古菌、真核生物和“二域學說”即細菌、古菌-真核生物。但近年發現證明，真核生物可能起源於古菌中的“阿斯加德古菌”，這一發現支持了“二域說”。但真核生物究竟起源於阿斯加德古菌的哪一支類羣，一直存在爭議。該研究挑戰了此前關於真核生物祖先起源於阿斯加德古菌海姆達爾綱內部、作爲霍德爾目姐妹的假說。

科研團隊通過整合新組裝的223個高質量的阿斯加德古菌基因組和NCBI數據庫現存的基因組，構建了一個包含411個阿斯加德古菌基因組的數據集。針對最新的數據集，研究團隊重新選取多套標誌蛋白，結合系統基因組學方法，以高置信度將真核生物定位到阿斯加德古菌海姆達爾綱之外，與海姆達爾綱互爲姐妹。

團隊在闡明真核生物在阿斯加德古菌中確切位置之後，通過分子定年與祖先代謝重構，推斷出阿斯加德古菌與真核生物的最後共同祖先約出現於27.2億年前。該研究還支持了真核生物的氫起源假說，即真核生物起源於一個依賴氫氣的古菌宿主與一個產氫細菌的融合。

古菌在普通環境中丰度低、分佈不均勻，尋找新的古菌類羣難度極大。華東師大研究團隊在我國紅樹林自然保護區以及河口鹽沼溼地開展了大量宏基因組測序工作，成功組裝出衆多新型古菌類羣。

爲獲取關鍵樣本，團隊曾深夜冒險進入紅樹林，在蚊蟲圍攻和泥濘中艱難採樣。論文第一作者、華東師範大學2021級博士生張家偉回憶：“我們在採樣時多次迷路，渾身是泥，但一想到這些看似普通的淤泥裡可能藏着生命起源的密碼，一切都值了。”

“認識真核細胞的形成機制對理解生命演化規律、生物多樣性、疾病機制乃至地外生命探索均具有深遠影響。”研究團隊表示，下一步是期待從濱海溼地資源庫中尋找更多海姆達爾綱古菌基因組以及富集純化出這類古菌，開展其生態功能、生理代謝特徵等相關研究。