阿斯加德古菌与真核生物的关系

该研究与深圳大学、美国国立卫生研究院、自然资源部第三海洋研究所、农业部沼气科学研究所合作完成。 深圳大学高等研究院李猛教授和美国国立卫生研究院教授为该论文的共同通讯作者。 深圳大学刘洋副研究员、美国国立卫生研究院Kira博士和深圳大学硕士生黄文聪为共同第一作者。

阿斯加德古菌，也称为阿斯加德古菌，是最近建立的第四个古菌超门。 基于基因组数据的系统发育分析，有学者提出真核生物可能起源于阿斯加德古菌。 2019年，日本学者首次高度富集一类阿斯加德古菌，并证实其携带一系列编码真核细胞结构和代谢功能的基因。 该杂志将阿斯加德古菌和真核生物起源研究列为2019年十大科学进展之一。因此，探索阿斯加德古菌和真核生物起源已成为当前国际生命科学研究的热点话题。

最初的五种阿斯加古菌以北欧神话中的神命名，包括洛基古菌门、索古菌门、奥丁古菌门、海姆达尔古菌门和赫拉古菌门。 李猛教授研究团队于2020年初在我国红树林湿地沉积物中率先发现了第六个阿斯加德古菌，并将其命名为（雌性巨菌）。 在此基础上，李猛教授课题组与李猛教授课题组等人开展深度合作，对不同环境样本的现有基因组和宏基因组进行整合分析，获得了162个高质量的阿斯加德古菌基因组，其中75个属于尚未报道的新基因组，其中发现了6个尚未报道的阿斯加德古菌新门，其中5个以北欧神话诸神的名字命名为赫莫达古菌（）。 德国：诸神古菌）、巴德拉古菌（Badr：光明之神）、霍德拉古菌（Hodr：黑暗之神）、鲍拉古菌（Baur：奥丁之父）和卡瑞古菌（卡里：风神），还有一个更古老的阿斯加德古细菌的新分支以中国经典《西游记》中破坏天宫的大圣孙悟空命名。 将其命名为悟空古菌（），以彰显我国的文化自信。 分析表明真核生物，悟空古菌具有氧化氢的化能自养代谢潜力，与其他阿斯伽古菌的混合营养或异养代谢模式显着不同。 这也是其被命名为中国神话人物的原因。

阿斯加德古菌超门的系统发育分析（图中红色是我们新命名的7类），右图是一个卡通人物。

本研究还排除了物种选择和保守标记基因对系统发育分析结果稳健性的影响，构建了物种覆盖率高的生命树，并对阿斯加德古菌和真核生物进行了系统分析。 生物体之间的进化关系。 结果表明，真核生物起源于阿斯加德古菌（海姆达尔-悟空的共同祖先分支），或来自其他更古老、未知的古菌分支。

阿斯加德古菌与真核生物之间的系统发育关系

该研究建立了第一个阿斯加德古菌功能基因库（asCOG），发现了大量新的真核特征蛋白，主要涉及细胞内物质的分泌和运输、囊泡运输、蛋白质翻译后修饰、更新和伴随折叠等过程。 研究还发现，这些真核特征蛋白分散在12个阿斯伽德古菌门中，并且具有多样化的蛋白质结构域，这表明阿斯伽德古菌具有显着的动态进化历史。 此外，该研究还重构了阿斯伽德古菌关键代谢途径的进化过程，并提出真核生物可能起源于“自养阿​​斯伽德古菌与发酵细菌”的代谢共生模型，为问题提供答案。 为真核生物起源这一重大科学问题提供了新的见解。

阿斯加德古菌关键代谢过程的重建和进化

该研究得到国家自然科学基金委、广东省教育厅创新团队、深圳市科创委的资助。

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【撰稿】蔡敏玲

【作者】

【来源】南方报业传媒集团南方+客户端