如果把地球生命比作一棵不断分叉的大树,真核生物无疑是其中重要的一支。植物、动物和真菌都属于真核生物,它们的细胞拥有细胞核、线粒体等复杂结构。
这样的细胞究竟是怎样出现的?一直是生命科学领域的重要问题。
据英国《自然》网站报道,近年来,一类名为阿斯加德古菌的微生物成为研究这一问题的关键。它们生活在海洋沉积物等环境中,个体微小,生长缓慢,却拥有不少与真核生物相似的基因。科学家据此提出,真核生物的祖先可能来自与阿斯加德古菌相近的古菌。
过去,人们主要通过环境样本中的DNA认识这些微生物。如今,科学家已经陆续培养出多种阿斯加德古菌,开始直接观察它们的细胞。显微镜下出现的一些结构,让人们对复杂生命诞生的过程有了新的认识。
从DNA里发现的古菌线索
2015年,科学家在北大西洋海底沉积物中发现了阿斯加德古菌。这个名字来自北欧神话中的阿斯加德,因为最初发现它们的地点与“洛基城堡”热液喷口有关。当时,他们并没有直接把这种微生物分离出来,而是通过环境DNA测序获得了相关遗传信息。此后,科学家又在世界各地发现了数百种阿斯加德古菌。
基因组分析很快带来了重要线索。阿斯加德古菌拥有许多过去被认为是真核生物特有的蛋白质编码基因,这些蛋白质与细胞骨架、细胞膜以及细胞内部物质运输等过程有关。由此,科学家推测,阿斯加德古菌可能与真核生物的祖先存在密切关系。
但基因组只能告诉科学家这些古菌拥有哪些基因,却无法直接说明这些基因在细胞中如何发挥作用。要弄清这一点,还得把它们真正培养出来,观察它们的细胞结构和活动。
于是,培养阿斯加德古菌成了科学家面对的一道难题。
养一株古菌要等上几年
与实验室常见的大肠杆菌相比,阿斯加德古菌很难培养。它们数量少、生长慢,而且对氧气十分敏感。有些种类还需要与其他微生物共同生存。研究人员往往要不断调整温度、营养条件和培养环境,经过数月甚至数年,才能获得比较稳定的古菌。
直到2020年,日本研究人员花了12年时间,才将一种阿斯加德古菌培养出来。随后,奥地利、澳大利亚等地的研究团队也陆续获得了新的古菌种。
以前,科学家只能从DNA序列推测阿斯加德古菌可能拥有怎样的细胞结构。现在,他们终于能够把这些细胞放在显微镜下仔细观察。

在显微镜中最醒目的结构,是从细胞表面伸出的细长突起:有的像触手,有的像鹿角,几乎在已培养出来的多种阿斯加德古菌中都能看到。起初,研究人员曾怀疑这些突起是实验污染或观察产生的假象,但更多培养菌都出现了类似结构。进一步研究发现,一些阿斯加德古菌能利用这些突起改变细胞形态并移动,突起还可与产甲烷古菌等伙伴发生接触。这些发现让科学家把目光投向了真核生物起源过程中最关键的一场“合作”。(改编自 科技日报2026年9月28日 图片来自科技日报)
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