原来我们都是古菌和细菌的“爱情结晶”?|《自然》长文( 四 )


最大的惊喜出现在这些细胞停止分裂并长出了触须的时候 。 Baum兄弟提出 , 根据他们的模型对始祖细胞的预测 , 这些突起可能会增强古菌与其共生微生物之间的营养交换 。
基于他们的观察 , Nobu和同事提出了一种真核生物演化的理论 , 该理论与Baum兄弟的理论有许多相似之处:他们提出 , 一种微生物延伸出丝状物 , 最终吞下其伙伴 。 Nobu说:“我喜欢我们的假说 , 因为它能同时解释细胞核和线粒体的形成 。
培养出的自信
阿斯加德古菌的图片确实能支持Baum兄弟的理论 。 荷兰皇家海洋研究所的演化微生物学家、阿斯加德的共同发现者Anja Spang说:“它们形成的这些突起非常令人兴奋 。 一切都联系起来了 , 因为假如某个祖先能形成这样的突起 , 它可以使古菌和细菌的联合体更加紧密 。 ”
Baum兄弟现在估计自己的猜想大概率是对的 , 而且不止他们这么想 。 在LMB研究膜蛋白的生物化学家Ramanujan Hegde正在为即将出版的第七版教科书《细胞分子生物学》(Molecular Biology of the Cell)撰稿 。 他和他的同事决定用Baum假说取代当前版本中基于吞噬作用的模型 。 但Baum的理论还没有得到证明 , 因此Hedge谨慎地使用了“可能”这样的词汇 。
事实上 , 包括Gould等人认为 , Baum兄弟的模型尚不能完全解释那些膜突起如何演变为片状 , 在细胞周围闭合并形成一个完整的外边界 , 如何演化出细菌膜的特征 。 为了解释这些问题 , Gould和同事们根据自由生活的细菌和线粒体都会定期释放囊泡这一事实 , 建立了另一个模型 。 他们在2016年提出 , 原始真核生物首先获得了线粒体(该理论没有详述如何获得) , 随后线粒体在细胞中释放囊泡 。 这些囊泡为演化中的真核细胞构建内部结构和外部边界提供了膜材料 。 Gould说 , 这可以解释为什么真核细胞的膜看起来像细菌 。
随着研究人员对古菌的培养和研究的逐渐深入 , 各种各样的理论模型可能会被证实或是推翻;数十种古菌现已在实验室里成功生长 。 Buzz Baum和他的合作者正在研究古菌的共生现象、分析微生物家族树 , 以进一步检验他们的想法 。 Nobu和同事正在更详尽地研究这些突起以及其他阿斯加德古菌 。
可能还有更多的证据有待揭示 。 例如 , Baum兄弟预测 , 可能会发现某些真核生物 , 其触须膜尚未与外部细胞膜完全断开 , 这种真核生物对应着他们的演化理论的中间态 。 看起来至少越来越有可能的是 , 人类的存在源于一个古菌和一个细菌间的某种远古爱情传说 。 “我们细胞的一部分来自细菌 , 一部分来自古菌 , 还有部分的新发明 , ”Buzz Baum说 , “合则多利 。 ”

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