地球上复杂的生物是如何产生的?这是生物学中悬而未决的大问题之一。维也纳大学的ChristaSchleper和苏黎世联邦理工学院的MartinPilhofer的工作组之间的合作更接近了答案。研究人员成功培养了一种特殊的古细菌，并使用显微方法对其进行了更精确的表征。

阐明复杂生命形式的起源

Asgardarchaea的这个成员表现出独特的细胞特征，可能代表了与动物和植物等更复杂生命形式的进化“缺失环节”。该研究最近发表在《自然》杂志上。

地球上的所有生命形式都分为三大领域：真核生物、细菌和古细菌。真核生物包括动物、植物和真菌类群。它们的细胞通常比细菌和古细菌的细胞大得多，而且乍一看更复杂。例如，真核生物的遗传物质被包装在细胞核中，细胞也有大量其他隔室。

真核细胞内的细胞形状和运输也基于广泛的细胞骨架。但是进化到如此复杂的真核细胞的飞跃是如何发生的呢?

大多数当前模型假设古细菌和细菌在真核生物的进化中发挥了核心作用。真核原始细胞被认为是大约20亿年前从古细菌和细菌之间的密切共生进化而来的。2015年，对深海环境样本的基因组研究发现了所谓的“Asgardarchaea”群，它们在生命之树中代表了真核生物的近亲。Asgard细胞的第一张图像于2020年由一个日本小组从富集培养物中发表。

从海洋沉积物中培养出的Asgard古菌

ChristaSchleper在维也纳大学的工作组现在首次成功地培养了该组的一个更高浓度的代表。它来自斯洛文尼亚皮兰海岸的海洋沉积物，但也是维也纳的居民，例如多瑙河的河岸沉积物。

因为它生长到高细胞密度，所以可以特别好地研究这个代表。“在实验室的稳定培养物中获得这种极其敏感的生物体非常棘手和费力，”维也纳大学古细菌工作组的博士后和该研究的第一作者之一蒂亚戈罗德里格斯-奥利维拉报告说。

Asgard古细菌具有复杂的细胞形状和广泛的细胞骨架

维也纳小组在培养高度浓缩的Asgard代表方面取得了非凡的成功，最终可以通过显微镜对细胞进行更详细的检查。MartinPilhofer小组中的ETH研究人员使用现代冷冻电子显微镜拍摄了急速冷冻细胞的照片。

“这种方法可以对内部细胞结构进行三维观察，”Pilhofer解释说。“细胞由圆形细胞体组成，细胞体细长，有时细胞延伸很长。这些触手状结构有时甚至似乎将不同的细胞体相互连接起来，”FlorianWollweber说，他花了几个月的时间在显微镜下追踪细胞。

这些细胞还包含广泛的肌动蛋白丝网络，被认为是真核细胞所独有的。这表明，在第一个真核生物出现之前，古细菌中就出现了广泛的细胞骨架结构，并为围绕生命史上这一重要而壮观的事件的进化理论提供了燃料。

通过新模式生物的未来见解

“我们的新生物，称为‘Lokiarchaeumossiferum’，具有为真核生物早期进化提供进一步突破性见解的巨大潜力，”微生物学家ChristaSchleper评论道。“花了六年时间才获得稳定和高度丰富的培养物，但现在我们可以利用这些经验进行许多生化研究，并培养其他仙宫古菌。”

此外，科学家们现在可以使用ETH开发的新成像方法来研究例如Asgard古细菌与其细菌伙伴之间的密切相互作用。将来还可以研究细胞分裂等基本细胞生物学过程，以阐明这些机制在真核生物中的进化起源。