这种长满美杜莎状卷须的细胞暂时命名为Lokiarchaeum ossiferum 。这是一个新发现的难以捉摸的 Asgard 古细菌的例子，研究人员认为这是一组微生物，它们为复杂的真核生命的进化提供了线索。
Andreas Klingl，路德维希马克西米利安大学；由 Kristina Armitage/Quanta Magazine 修改
介绍
一棵橡树。共生真菌与其根部交织在一起。红衣主教从它的一个分支中发出唧唧声。我们对他们共同祖先的最佳线索可能来自去年 12 月公布的电子显微镜图像。
“看！”微生物学家克里斯塔·施莱珀 (Christa Schleper ) 在维也纳大学的网络摄像头前拿着一张印刷的高分辨率图像时笑容满面。 “是不是很漂亮？”显微照片中的细胞是 500 纳米宽的球体，周围环绕着类似美杜莎的卷须光环。她的团队不仅首次分离和培养了这种生物体，而且证明了它挥动的细丝是由肌动蛋白构成的，肌动蛋白是一种在几乎所有复杂细胞或真核生物中形成骨骼支架的蛋白质。
但这不是复杂的细胞。它看起来更像祖传的、原始的。该生物体首次发表在《自然》杂志上，它只是一组被称为 Asgard archaea 的微生物的第二个代表，将被详细培养和研究。花了六年的时间，用一小勺海底淤泥把它哄出来，就像为一个脾气暴躁的名人准备一个更衣室。有机体不能被离心、搅拌、暴露在氧气中、与它周围的其他一些微生物分离，或者以比冰川速度更快的速度生长。
几个月来，它甚至根本没有增长。 “我也担心我自己在科学领域的未来，” Thiago Rodrigues-Oliveira说，他在 Schleper 实验室担任博士后时领导了培育新物种的工作，他将自己的职业生涯押在了一个顽固的有机体的奇思妙想上。
尽管处理起来极其困难，但仙宫古细菌现在是科学界最令人垂涎的生物之一，这是有充分理由的。对许多进化生物学家来说，他们的发现和随后的研究证明修改教科书上生命之树的图片是合理的，将我们——以及所有其他由真核细胞构成的生物——仅仅定位为仙宫群的分支。
微生物学家 Christa Schleper 领导着维也纳大学的古细菌生态学和进化小组。最近，她的实验室分离并培养了一种新的 Asgard 古细菌，这是该组中第二种被详细研究的生物。
由 Schleper 实验室提供
介绍
与此同时，对仙宫基因组的研究为真核生物如何进化的问题带来了急需的数据，这是地球历史上的一个划时代事件，引发了有争议的辩论。迄今为止的大多数研究都不得不依赖 Asgard 组的间接基因探针，这些探针无法提供与在实验室中刺激活微生物相同的机会，而实验室是自 Louis Pasteur 时代以来微生物学的黄金标准。
现在，随着世界各地的实验室试图发展自己的仙宫文化，一场高风险、慢动作的竞赛正在进行。样品不共享；增长战略是严密保守的秘密。当 Schleper 团队的结果出来时，“我们真的感到震惊”，日本海洋地球科学技术机构的微生物学家Hiroyuki Imachi写道，经过 12 年的艰苦努力，他分离出了第一个也是目前唯一的另一个 Asgard 古菌样本。
他们不是唯一的。荷兰瓦赫宁根大学的进化微生物学家Thijs Ettema暗示他的实验室在丰富仙宫文化方面也取得了进展，他猜测至少有 10 个其他实验室正在进行类似的项目。 “他们不会告诉我，”他说。
拼凑一个有机体
十年前，通往仙宫古细菌的踪迹首次升温。就在那时，包括 Ettema、Schleper 和Anja Spang （现在是阿姆斯特丹大学的进化微生物学家）在内的团队着手寻找他们希望成为进化缺失环节的东西。
长期以来，生物学家一直使用遗传数据将所有已知生物分类为三个分类箱：细菌、古细菌和真核生物。但他们在如何绘制应该将这些群体联系在一起的家谱上大声疾呼。
首先，任何一小块海底泥浆都含有数百种微生物。要去除不需要的细菌，您可以添加抗生素，这种抗生素对细菌是致命的，但古细菌可以耐受。但抗生素也可能会杀死目标古菌离不开的共生细菌。因此，有必要对不同浓度的各种抗生素进行试验，以找到一种适当致死的治疗方法。
其次，您必须找到适合目标生物生长的营养物质、培养基和沉积物的正确组合。最后，您必须等待目标生长到足以在电子显微镜下发现或进行实验的浓度.当它快乐时，Imachi 培育的有机体大约每两到三周分裂一次。相比之下，许多微生物实验室中的主力细菌大肠杆菌，仅需 20 分钟就可以使自身倍增。
红色免疫荧光染色揭示了新 Loki 生物体周围的触手状臂中肌动蛋白丝的浓度很高。
但即使是支持这种说法的理论家也属于分裂的阵营。一些人认为获得线粒体是真核发生的决定性事件。其他人坚持认为线粒体在持续的转变中到达较晚。布里斯托大学的计算微生物学家汤姆·威廉姆斯 (Tom Williams)说：“你可能已经拥有非常复杂且非常类似于真核生物的 Asgard 古细菌。” “然后他们以这种观点的极端形式获得了线粒体，作为一种锦上添花。”
他说，到目前为止，尽管 Asgards 缺乏线粒体，但其复杂性使讨论倾向于后一种观点。但是来自仙宫的研究数据也在其他方面限制了真核发生的争论。
一方面，事实证明，迄今为止培养的两种仙宫都很难与其他微生物的随行人员分开。像日本的 Loki 一样，奥地利的生物似乎更喜欢——甚至依赖于——有一种额外的古细菌和另一种硫酸盐还原细菌与它们一起培养。研究真核发生的学者，例如法国国家科学研究中心的Purificación López-García ，长期以来一直在提倡这样一种观点，即线粒体最初是从这种“共生”伙伴关系中捕获的，在这种伙伴关系中，多个物种相互依存。
Spang 和 Schleper 说，Lokis 具有肌动蛋白触角的发现增加了称为由内而外模型的真核发生情景的合理性。 2014 年，伦敦大学学院的细胞生物学家Buzz Baum和他的堂兄、威斯康星大学麦迪逊分校的进化生物学家David Baum提出了他们在家庭活动中提出的一个想法：第一个真核生物是在一个简单的祖先进化之后诞生的。细胞伸出细胞壁的突起。首先，这些手臂伸向共生细菌。最终他们关闭了那个伙伴，把它变成了一个原始线粒体。原始古细菌细胞和捕获的共生体都被包裹在手臂提供的骨骼中。
回想仙宫古细菌仍只能从环境 DNA 的碎片中获知时，鲍姆曾在一次会议上要求与会者画出他们认为这些生物体的样子。他根据由内而外的想法绘制了自己的图，预测他们将拥有突出的手臂，这让其他与会的科学家感到惊讶。当时，施莱珀说，“他提出这个有趣的建议似乎太奇怪了。”
竞争激烈的氛围
真核发生的事件已经被干预时间和基因交换所掩盖，以至于我们可能永远无法确切地知道它们。
例如，目前在文化中的两个 Loki 物种是现代生物，它们与古代古细菌的不同之处，就像活着的会唱歌的红衣主教与它进化而来的祖先恐龙不同一样。 Loki 组甚至不是遗传分析表明与真核生物关系最密切的 Asgard 古细菌的子集。 （根据已知的 Asgard 基因组，Ettema 和他的同事在 3 月份发布的预印本认为真核生物的祖先是 Heimdall 古细菌。）
尽管如此，世界各地的实验室都在赌，将更多不同的 Asgard 群体代表进行培养，将会产生大量关于他们——以及我们——共同祖先的新线索。施莱珀正在努力。埃特玛也是。 Baum 也是如此，他说他的实验室很快将迎来一位新同事，他将带来来自 Heimdall 和 Odin 等团体的古细菌小瓶。 Imachi 也是如此，他拒绝就这个故事与Quanta交谈。
“如果我现在接受你的采访，我很可能会谈论尚未公布的新数据，”他在一封电子邮件中解释说，并补充说他的团队对 Schleper 团队的努力表示赞赏。 “现在竞争非常激烈（虽然我不喜欢这种竞争），”他补充道。
其他消息来源也哀叹过度加压的气氛。 “如果该领域能够更开放地共享，那就太好了，”斯邦说。压力最大的是青年科学家，他们倾向于承担高风险、高回报的培养项目。成功可以为他们的简历添加一篇发光的Nature论文。但是，在一项失败的努力上浪费数年时间可能会阻碍他们获得科学工作的机会。 “这确实是一种不公平的情况，”施莱珀说。
不过，就目前而言，比赛仍在继续。 Buzz Baum 说，当 Baum 堂兄弟在 2014 年发表他们关于真核发生的想法时，他们认为我们可能永远不会知道真相。然后突然间，仙宫出现了，让我们得以一窥将生命从单细胞简单状态提升到超速运转的临界过渡阶段。
“在我们摧毁这个美丽的星球之前，我们应该做一些观察，因为地球上有一些我们一无所知的很酷的东西。也许有些东西是活化石——介于两者之间的状态，”他说。 “也许它在我的浴帘上。”
原文： https://www.quantamagazine.org/primitive-asgard-cells-show-life-on-the-brink-of-complexity-20230411/