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重大消息:我们终于知道真核生物的亲兄弟长啥样了!

只看楼主收藏回复

(这也不能算什么文章吧,就有新研究了写个通知)
海姆达尔古菌门Heimdallarchaeota是2017年通过环境基因序列检测发现的一个门。后来发现另外三个通过环境基因检测的门霍德尔古菌门Hodarchaeota与葛德古菌门Gerdarchaeota(2020年),卡瑞古菌门Kariarchaeota(2021年)与海姆达尔古菌门可以构成一个支系,海姆达尔古菌类。
后续研究中发现,在阿斯加德古菌Asgardarchaea当中,与真核生物关于最近的就是海姆达尔古菌类!


然而,从2015年阿斯加德古菌被发现到现在,这几年间来被培养的一直都只有洛基古菌门Lokiarchaeota,而洛基古菌在阿加德古菌当中属于另一大支,和真核生物并不太近。
因此,在解释真核生物的起源演化方面,总感觉缺了点解释度
好消息是如今这个遗憾得以填补
2025年的两篇论文培养了霍德尔古菌和海姆达尔古菌并发表了三个新种,不过这两篇论文目前还在预印本里。
《Eukaryotes’ closest relatives are internally simple syntrophic archaea》
网页链接:
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这个论文的PDF已经弄到了,我发一下分享链接:
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该研究由日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)等单位的团队完成,从日本房总半岛的含甲烷卤水井生物膜中,分离出两株霍德尔古菌门古菌:菌株 HC1(与产甲烷古菌(广古菌界)甲烷卵圆形菌属Methanocalculus sp. MC2 纯共培养)和菌株 SC1(与 甲烷卵圆形菌属Methanocalculus sp. MC3 及 甲烷叶菌属Methanolobus sp. MLB 三菌共培养。
菌株 SC11命名为 多突弯曲古菌Flexarchaeum multiprotrosionis
菌株 HC1命名为 喜肽马古利斯古菌Margulisarchaeum peptidophila(图1),为纪念内共生理论的提出者美国科学家林恩·亚历山大·马古利斯。
细胞内那个蓝色的圆泡泡可能就是原初的细胞核了!到这个程度上,他们也许已经不能再被称为“原核生物”了,而是“原真核生物”(不是)
喜肽马古利斯古菌基因组为7.91Mb,与一般真核生物基因组大小大差不大差了
这两种都是共生营养型、以肽类为能源的中温古菌。生长极其缓慢(倍增时间约7-20天)。它们依赖与氢营养型产甲烷古菌的共生关系获取能量,无法利用单一氨基酸或非蛋白底物生长。
与典型原核生物不同而与真核生物相似的是,它们为“非生长中心”生活方式:当环境中碳/能源增加时,它们将资源主要用于增大细胞体积和产生更多突起/囊泡,而非加速分裂。
此外,相对于其他许多厌氧古菌比如说洛基古菌,霍德尔古菌已经具备了一定的耐氧性,他们可以利用HC1基因组编码末端氧化酶(如Cox, Cbd)等相关基因用于解毒微量氧气

如图:a,喜肽马古利斯古菌Margulisarchaeum peptidophila b,互养普罗米修斯古菌Promethearchaeum syntrophicum(洛基古菌门) c,铁还原火棒菌Pyrobaculum ferrireducens(泉古菌类,非阿斯加德)
《An Asgard archaeon with internal membrane compartments》
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(有一些研究,包括这项研究认为霍德尔古菌门是真核生物的姊妹群,要比海姆达尔离真核生物更近)
论文PDF分享链接:
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澳大利亚的鲨鱼湾风景美如画。这项研究由英国MRC分子生物学实验室等机构的团队完成,他们从澳大利亚鲨鱼湾高盐微生物垫中分离并进行了六年的厌氧培养,获得了一个稳定的混合微生物群落,其中含有其中含有约25-30%的一种海姆达尔古菌门的古菌。
研究者将其命名为 秘室姊妹古菌Yibarchaeum umbracryptum。

相对于前两位,密室姊妹古菌的基因组较小,为2.9 MB,编码的真核特征蛋白(ESPs)少于其他已培养的阿斯加德古菌(如 P. syntrophicum),且缺乏许多典型的真核膜运输机器同源物(如COPII、网格蛋白、动力蛋白等)。代谢重建显示它可能依赖外源氨基酸/肽类生长。
尽管在蛋白层面可能并没有霍德尔古菌那么像真核生物,但是这类海姆达尔古菌的细胞结构则比前者更像真核生物。

(未完待续,剩下的楼下继续发)


IP属地:上海来自Android客户端1楼2025-12-16 17:41回复
    秘室姊妹古菌的细胞内拥有大量的囊泡,甚至一些囊泡中拥有更小的囊泡,为多重膜结构,甚至观察到类似真核多泡体或自噬体形成早期的“C”形双膜结构。
    更令人惊奇的是,在一个实例中,囊泡内含有与细胞表面形态相同的菌毛,暗示了囊泡可能参与物质向表面运输或从表面内化。而且细胞能够包裹细胞外物质(甚至另一个古菌细胞)。这意味着,他们可能已经具备了初级的胞吞的能力!甚至可能进行物质运输!真核生物有别于其他古菌最大的特征就是能将食物整个吞下
    不仅如此,他还拥有一个动态的、可形成内膜区室的系统。囊泡的形成和消失似乎受环境调节,早期快速生长时以囊泡为主,后期稳定期则以膜突起为主,表明细胞能以不同形式动态管理其膜系统


    IP属地:上海来自Android客户端2楼2025-12-16 17:42
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      2026-04-18 01:33:05
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      关于三域说和两域说,想必仁者见仁,智者见智
      生物分类至少是现成阶元必须要是一个单系群
      三域说是过时的,传统的真核域是高度并系于古菌域之内的
      此外,传统的三域论还忽略了生物当中非常大的一个类群——病毒(的确,有人认为病毒不是生物)
      根据ICTV(国际病毒分类委员会),病毒分为七个域(ICTV网页链接:网页链接
      因此,生物一共九个域(目前整理的生物各目系统发生网页链接



      IP属地:上海来自Android客户端3楼2025-12-16 17:44
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        那我这尝试来简单分析一下(
        细菌域和古菌域与其他七个域的不同之处在于,它们是细胞生物,而不是病毒(纯废话环节)
        从底层代码上讲,细菌域与古菌域(包括真核的)在DNA的复制与转录层面有很大的不同
        (如图,左细右古)


        IP属地:上海来自Android客户端4楼2025-12-16 17:46
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          而在古菌域当中,阿斯加德古菌与其他5类最大的不同就在于拥有肌动蛋白肌球蛋白(或者说原初的,真核肌球蛋白的同源物)以及可拆装的细胞骨架。他们丢弃了鞭毛,但演化出了“伪足”
          洛基古菌就已经很像真核生物了,洛基古菌还拥有被一层内膜包裹着的染色体,或许这就是细胞核的雏形
          (图4:洛基古菌门的 互养罗米修斯古菌Promethearchaeum syntrophicum)





          IP属地:上海来自Android客户端5楼2025-12-16 17:47
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            作为真核生物的姊妹群,海姆达尔古菌类自然要比洛基古菌更像真核生物。除了拥有更大的基因组以及初级的内膜系统吞噬能力以外,更关键的是,他们能够利用肌动蛋白肌球蛋白细胞骨架进行运动!


            IP属地:上海来自Android客户端6楼2025-12-16 17:50
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              真核曙光
              在距今约26亿年前,地球生物迎来了第一次也是最惨烈的一次生物大灭绝,大氧化事件(Great Oxygenation Event, GOE),大气中的游离氧含量突然增加;而当时地球上绝大多数的生物都是厌氧的。这剧毒气体所到之处,尸横遍野……
              在这危机存亡关头,一些生物迅速的演化适应了这个环境,演化得耐氧甚至是能够利用氧气进行代谢,比如说一些阿尔法变形菌纲Alphaproteobacteria的细菌就演化出了有氧呼吸
              但更多的生物选择了退辟,躲到缺氧的环境继续他们的生活
              而阿斯加德古菌本就高度依赖于共生菌互养,且生长繁殖速度十分缓慢
              拄杖的迟行者,能赶上时代的变化吗?
              当一个已经具备原初细胞核,具备简单内膜系统与一定吞噬能力的古菌遇到一个好氧的阿尔法变形菌时,他们达成了新的共生。
              随着共生的关系越来越亲密,阿斯加德古菌最终完全将共生的好氧菌纳入胞中,这就是史上第一次也是最重要的一次内共生事件!那颗好氧菌就演化成了如今的线粒体
              紧接着而来的是内膜系统的进一步复杂化更多细胞器的出现,另一重大事件是膜置换。最后是从共养演化为掠食,鞭毛的出现,直到那时,我们今天意义上的真核生物才登上了演化的舞台。
              (更详细的演化过程这里就不概述了,写得匆忙,可能会有错误,欢迎各位大佬指出
              后面几段都是感慨随写。关于更详细的内容还是看论文PDF吧我这里只是简单介绍了一下)



              IP属地:上海来自Android客户端7楼2025-12-16 17:51
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                还有一个有趣之处是,真核生物的祖先接受了好几个阿斯加德古菌谱系的基因转移
                众神助我!


                IP属地:上海来自Android客户端8楼2025-12-16 17:52
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                  2026-04-18 01:27:05
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                  补个图,居然忘放了


                  IP属地:上海来自Android客户端9楼2025-12-16 18:42
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                    真核生物的兄弟也已经有了轻度耐氧的能力了


                    IP属地:江苏来自Android客户端10楼2025-12-16 23:23
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                      好啊


                      IP属地:江苏来自Android客户端11楼2025-12-16 23:37
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                        IP属地:江苏来自Android客户端12楼2025-12-16 23:37
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                          这名字,好一个万神殿


                          IP属地:浙江来自Android客户端13楼2025-12-17 02:14
                          收起回复


                            IP属地:湖南来自Android客户端14楼2025-12-17 08:05
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                              2026-04-18 01:21:05
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                              IP属地:广西15楼2025-12-17 10:19
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