研究人员分离出与真核生物密切相关的古菌菌株

研究人员报告分离出两株古菌菌株，分别命名为 HC1 和 SC1，它们属于海姆达尔古菌（Heimdallarchaeia）谱系，该谱系是与真核生物分支最近的类群。

培养与特征

这两株菌株是从日本千叶县房总半岛一个产气井中的生物膜中分离出来的。该生物膜位于富含甲烷的咸地下水层中，由于卤水间歇性喷发而间歇性接触空气。

根据发表在《自然》（Nature）杂志上的研究，菌株的分离方法如下：

• HC1 菌株： 与产甲烷菌 Methanocalculus sp. 菌株 MC2 进行纯共培养后分离。
• SC1 菌株： 与 Methanocalculus sp. 菌株 MC3 和 Methanolobus sp. 菌株 MLB 进行纯三培养后分离。

这两种菌株均被描述为专性厌氧、共生、肽降解和中温古菌。虽然 HC1 拥有与需氧生活方式相关的基因，如细胞色素 c 氧化酶（Cox），但共培养物无法在（微）氧条件下生长。该研究表明，在 HC1 中，Cox 可能用于氧气解毒而非呼吸作用。

细胞结构与基因组

显微镜分析揭示了细胞的几种生理特征：

• 形态： 细胞呈球形，并产生突起和囊泡。
• 内部结构： 细胞缺乏持久的内部膜结构，如内膜系统。
• 细胞骨架： 冷冻电镜（Cryo-EM）显示，细胞质和突起中含有类似肌动蛋白丝的结构。
• 分裂： 细胞通过二分裂进行分裂，并在该过程中表现出环状结构。

基因组测序显示，HC1 的基因组大小为 7.91 Mb，而 SC1 的基因组大小为 6.75 Mb。两种菌株均拥有真核生物特征蛋白（ESPs），其中 HC1 和 SC1 分别拥有 27 种和 29 种 ESPs。

对真核生物起源的启示

这些发现为研究真核生物起源（eukaryogenesis）提供了数据，即真核细胞出现的过程。该研究表明，真核生物的古菌祖先可能具有与这些分离株的某些共同特征，包括厌氧性、缺乏持久的细胞内膜以及存在膜突起。

研究人员表示，从古菌到真核生物的过渡可能涉及细胞结构的急剧变化，以及生理上从厌氧到（兼性）需氧的转变。他们建议，早期古菌宿主与线粒体祖先之间的相互作用可能发生在低氧条件下，并且至少部分地由氧气解毒介导。

来源（英文）

• nature.com: Eukaryotes’ closest relatives are internally simple syntrophic peptidotrophic archaea | Nature

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