2021年4月28日，深大高等研究院李梦教授研究组在《自然》杂志上发表了一篇题为《阿斯加德古菌的多样性及其与真核生物的关系》的研究文章。这篇论文为理解生命科学的未解之谜——真核生物的起源提供了新的见解。

说起古菌，可能很多人都没听说过。但是恐龙灭绝的原因呢？可能今天很多人都能说出很多流行的猜想。其中一个“重口味”的猜想是恐龙是因为放屁太多被自己熏死的！这个猜想的科学依据与古菌有关。科学家提出，由于恐龙体内存在大量的古细菌，古细菌可以产生甲烷。恐龙放屁让空气体中甲烷的浓度越来越高，温室效应大大增加，导致地球生态大变，恐龙也灭亡了。

古细菌到底是什么？李梦教授团队的研究成果给古菌研究带来了哪些进展？对此，广州日报记者进行了采访。

古细菌被认为是地球上最早的生命。

“人们一定还记得1866年发生在海上的一件奇怪的、神秘的、无法解释的怪事。不久前，许多大船在海上遇到了一个‘怪物’，一个非常长的物体，形状像纺锤，有时会发出磷光，比鲸鱼大得多，移动速度也比鲸鱼快得多。”在《海底两万里》的开头，凡尔纳描述了一个想象中的水下怪物。

对于深海来说，黑暗的环境，巨大的压力，千奇百怪的生物，总是让人充满想象。深海未知的环境引起了科学家的极大好奇。自20世纪90年代以来，科学家们在多次航行中获得了珍贵的海底沉积物，堪称现实版的海底两万里。然而，他们的新发现并不是什么可怕的怪物，而是一种微小而数量众多的微生物——古细菌。今天，随着生物技术的快速发展，可能是地球上最古老的生命体的秘密开始被一一解开。

古细菌的英文名来源于希腊语，意为古老。因为古细菌经常被发现生活在极端环境中，所以被认为是极端微生物；但并不是所有的古细菌都存在于极端环境中，也不是所有的极端微生物都属于古细菌。由于陆地热泉和大洋中脊的环境与地球早期非常相似，古细菌被认为是地球上最早的生命，即“远古生命”。

有一个比喻。如果把地球约46亿年的年龄比作1小时，那么人类的诞生时间约为59分59.9秒，而生长在温泉、海底或盐湖中的远古细菌的诞生时间为9分18秒。古生菌的研究对生命起源的研究具有重要意义，对揭示生命的进化过程具有理论意义。

在细菌和真核生物对地球环境进行巨大改造的今天，古细菌已经被后人侵占了大片领地。但在早期地球这样一些隐秘的角落里，我们还是能看到这些“老支配者”的荣誉。还有一些隐藏在城市里的古老细菌，悄悄地融入了复杂的现代生物圈。牛、羊、白蚁等反刍动物的消化道中，隐藏着产甲烷古菌，维持肠道的正常工作。所以，古生菌离我们并不那么遥远。每碗羊杂汤里都有。

同时，深圳生活网的古菌广泛存在于人的鼻、肺、肠、皮肤中。生活在人体内的古菌主要是产甲烷古菌。人体内的细菌是一支不可忽视的队伍。

古细菌与真核生物的关系是当前研究前沿的热点。

阿斯加德古菌，又称阿斯加德古菌，是第四个新近建立的古细菌超门。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Asgard古细菌。(真核生物是指由真核细胞组成的生物体。包括原生动物、真菌、植物和动物。)

2019年，日本学者首次高度富集了一种仙宫古细菌——岩生古细菌，证实其携带一系列编码相似真核细胞结构和代谢功能的基因。《科学》杂志将Asgard古细菌和真核生物起源的研究列为2019年十大科学进展之一。因此，探索仙宫古细菌和真核生物的起源已成为当前国际生命科学研究的前沿热点。

记者从深圳大学获悉，深圳大学高等研究院李梦教授题为《仙宫古细菌的多样性及其与真核生物的关系》的长篇研究论文于4月28日发表在《自然》杂志上。

本研究从中国沿海湿地、近海沉积物、西太平洋深渊等样品中发现了6个新的Asgard古菌门，并建立了首个Asgard古菌功能基因库(AsCOG)。还对Asgard古细菌的基因组和代谢潜力进行了深入分析。

最重要的是，该研究重建了由原核生物(细菌、古细菌)和真核生物组成的生命树，从系统进化、真核生物特征蛋白的功能进化和生理代谢的相互作用等方面详细解释了Asgard古细菌与真核生物的关系，为理解生命科学未解之谜——真核生物的起源提供了新的见解。

这项研究是与深圳大学、美国国立卫生研究院、自然资源部第三海洋研究所和农业部沼气科学研究所合作完成的。

红树林中发现的古菌命名为“吴空”

前五个阿斯加德古细菌家族都是以北欧神话中的神来命名的，包括洛基古细菌、索尔古细菌、奥廷加、海姆达尔古细菌和海拉古细菌。2020年初，李梦教授的研究小组率先在中国红树林湿地沉积物中发现了第六种Asgard古细菌，并将其命名为Gerdarchaeota。

在此基础上，李梦教授的研究组与尤金·库宁教授的研究组合作，对现有的不同环境样品的基因组和元基因组进行整合分析，获得了162个高质量的Asgard古细菌基因组，其中75个属于尚未报道的新基因组，其中6个新的Asgard古细菌门尚未报道。其中五大类分别命名为Hermó-r古生菌(Hermó-r:上帝的使者)、Delcourt (Baldrarchaeot深圳生活网A、Bader:光明之神)、hoddle古生菌(hoddle:黑暗之神)、Hermodarchaeota、Bader:奥丁之父)、Kariarchaeota (Kariarchaeota:风神)以及更为古老的一个新分支Asgard古生菌以中国著名经典《孙

分析表明，吴空古菌具有氢氧化化能自养代谢的潜力，与其他Asgard古菌的混合营养或异养代谢模式显著不同，这也是其被命名为中国神话人物的原因。

本研究还排除了物种和保守标记基因选择对系统发育分析结果稳健性的影响，构建了高物种覆盖率的生命树，系统分析了Asgarda古细菌与真核生物的进化关系。

结果表明，真核生物来源于Asgard古细菌，即Heimdahl-Wu 空的共同祖先分支，或者来源于其他更古老的未知古细菌分支(图2)。

据介绍，该研究得到了国家自然科学基金委员会、广东省教育厅创新团队和深圳生活网深圳市科委的支持。

文/广州日报新华城记者:王娜

广州日报新华城市编辑:童丹