神秘微生物阿斯加德古菌揭开复杂生命起源的神秘面纱

神秘微生物阿斯加德古菌揭开复杂生命起源的神秘面纱在发表于《自然》（Nature）杂志的一项新研究中，科学家们研究了微生物阿斯加德古菌的基因构成，它们在单细胞生物向多细胞生物的过渡中发挥了关键作用。"这些阿斯加德古菌可以帮助我们更多地了解我们的单细胞祖先，以及复杂生命是如何进化的。"隆德大学生物学研究员考特尼-斯塔尔斯（CourtneyStairs）说："可能是几种单细胞生物--包括现代阿斯加德古菌的一种亲戚--共生的结果。"这项研究表明，阿斯加德古菌中的一些蛋白质与以前被认为是数百万年后在地球上发展起来的更复杂生命形式所特有的蛋白质有关。通过对数百种蛋白质的分析，研究人员能够确定更复杂的真核生物起源的整个基因分支的基因构成。根据这项最新研究，所有复杂生命形式（又称真核生物）的根源都可以追溯到一群名为阿斯加德古菌的微生物的共同祖先。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校"我们的发现完善了我们对远古单细胞祖先的理解，并帮助我们从单细胞生物中区分出我们的独特特征。真核生物的发展提出了细胞如何合作和进化的问题，"CourtneyStairs说。阿斯加德古菌以北欧神话中的阿斯加德王国命名，因为最早的发现是在大西洋洛基斯城堡附近的沉积物中发现的。研究人员认为，这些微生物的祖先生活在温度适中的环境中，并依赖各种营养来源。考特尼-斯泰尔斯（CourtneyStairs）认为，我们可以从生物的DNA中了解到很多信息。"这项研究是一个典型的起源故事，旨在回答进化生物学中的一个重大问题--真核生物从何而来？"CourtneyStairs说："我们的研究结果挑战了人们对复杂生命形式起源的传统认识，并在揭开进化之谜的过程中凸显了阿斯加德一脉。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375331.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375331.htm

生命起源20讲：院士领衔主讲课

名称：生命起源20讲：院士领衔主讲课描述：《生命20讲》是一门由院士领衔主讲的课程，该课程将深入探讨生命起源的重要问题。通过20个精彩讲座，学员们将了解关于生物演化、基因组学、生命起源理论等方面的最新研究成果。这门课程将为对生命起源感兴趣的学生提供宝贵的学习机会。建议先收藏保存，不定时失效。链接：https://pan.quark.cn/s/05e592bd7b7f大小：NG标签：#quark#学习#资源#课程#生命起源#生命起源20讲频道：@yunpanshare群组：@yunpangroup

多家名校研究机构共同创立“生命起源联合会”

多家名校研究机构共同创立“生命起源联合会”黎世联邦理工学院生命起源和普遍性研究中心和剑桥大学勒沃胡姆宇宙生命研究中心主任迪迪埃-奎洛兹（DidierQueloz）说："我们正生活在历史上一个不寻常的时刻。"当奎洛兹还是一名博士生时，他是第一个发现系外行星的人--在地球的太阳系之外围绕太阳型恒星运行的行星。他后来因这一发现而获得了诺贝尔物理学奖。在一代人的时间里，科学家们现在已经发现了5000多颗系外行星，并预测仅在银河系就可能存在数万亿颗。每一个发现都激发了更多的问题，而不是答案，即地球上的生命是如何和为什么出现的，以及它是否存在于宇宙的其他地方。技术的进步，如詹姆斯-韦伯太空望远镜和火星的行星际任务加速了对大量新的观察和数据的获取，因此需要一个多学科网络的融合来理解宇宙中生命的出现。苏黎世联邦理工学院、剑桥大学、哈佛大学和芝加哥大学成立了"起源联盟"。DidierQueloz与化学家和诺贝尔奖获得者JackSzostak以及天文学家DimitarSasselov联手，在2023年美国科学促进会（AAAS）年会上宣布成立一个新的"起源联盟"。虽然一个虚构的星际联盟可能会立即涌上心头，但这个国际联盟汇集了苏黎世联邦理工学院、剑桥大学、哈佛大学和芝加哥大学的生命起源中心和倡议的研究人员的专业知识。科学家们将共同探索生物体的化学和物理过程以及适合支持其他星球生命的环境条件。Queloz评论说："这建立在一个长期的同事关系上，通过与西蒙斯基金会最近完成的一个项目的共同合作而得到加强。"人类可以从地外生物特征中学到什么这种合作支持像动物学教授艾米莉-米切尔这样的研究人员的工作，与奎洛兹一起在剑桥大学勒弗胡姆宇宙生命中心工作的米切尔是一名生态学时间旅行者。她在5.8亿年前的深海生物化石上使用基于现场的激光扫描和统计数学生态学，以确定影响地球上生命宏观进化模式的驱动因素。在苏黎世联邦理工学院在美国科学院的生命起源会议上发言时，米切尔带领与会者回到了40亿年前，当时地球的早期大气--没有氧气，地表浸泡在甲烷中--显示出微生物生命的最初迹象。她谈到了生命如何在极端环境中生存，然后进化，为宇宙中其他地方的生命的起源提供了潜在的天体生物学的见解。米切尔说："当我们开始通过火星任务调查其他行星时，生物特征可以揭示生命本身的起源及其在地球上的进化是否只是一个快乐的意外，还是宇宙基本性质的一部分，以及它的所有生物和生态复杂性。"用合成细胞殖民太空虽然复杂的生物细胞还没有被完全理解，但合成细胞允许生物化学家，如明尼苏达大学原生物学实验室的凯特-阿达马拉将复杂的系统解构为更简单的部分。这些部分使科学家不仅能够了解地球上的生命和进化的基本原则，而且可能了解太阳系中其他星球上的生命。阿达玛拉在哈佛大学与诺贝尔奖获得者杰克-绍斯塔克一起工作时，就开始了她对从头构建生命的探索。她努力通过将工程学原理应用于生物学，创造出简单的、类似细胞的生物反应器，与最早的生命形式相类似。在AAAS会议期间，阿达玛拉解释了合成细胞如何让科学家研究宇宙中生命的过去、现在和未来。与生物细胞不同，合成细胞有可能被数字化，并跨越遥远的距离来创造，例如，按需提供药物或疫苗--一种有可能支持宇宙飞船上的生命，甚至未来火星殖民地的"天体药物"。在这之前，合成细胞在可持续能源系统、更高的作物产量和生物医学疗法方面为人类提供了实际应用。什么是生命？虽然对生命还没有一个全面的定义，但对发现生命起源的探索已经激发了人们的热情，进行了新的合作，并在科学界最神圣的殿堂里打开了大门。来自四个领先机构的研究人员高兴地宣布，他们打算创建一个研究联盟，目的是促进高效的多学科和创新的合作研究，以人类我们对生命的出现和早期进化的理解，以及它在宇宙中的地位。以下中心建立了生命起源联合会：生命的起源倡议（哈佛大学）。生命的起源和普遍性中心（苏黎世联邦理工学院）。生命起源中心（芝加哥大学）。Leverhulme宇宙生命中心（剑桥大学）。生命起源联盟将以长远的眼光和共同的里程碑来追求其创始中心感兴趣的科学研究课题。它将努力建立一个稳定的资助平台，为创造性和革新性的想法创造机会，并使年轻科学家能够在这个新的领域中有所作为。起源联盟向新成员开放，包括中心和个人，并致力于发展机制和结构以实现这一目标。起源联盟的首届科学会议将于2023年9月12-15日在哈佛大学举行。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347751.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347751.htm

一个 "缺失的环节" - 研究人员揭示了复杂生命形式起源的重要组成部分

一个"缺失的环节"-研究人员揭示了复杂生命形式起源的重要组成部分这种阿斯加德古菌的成员表现出独特的细胞特征，并可能代表了通往更复杂生命形式（如动物和植物）的进化"缺失环节"。这项研究最近发表在《自然》杂志上。地球上的所有生命形式被分为三个主要领域：真核生物、细菌和古细菌。真核生物包括动物、植物和真菌等群体。它们的细胞通常要大得多，乍一看比细菌和古细菌的细胞更复杂。例如，真核生物的遗传物质被包装在细胞核中，细胞还有大量的其他隔室。真核细胞内的细胞形状和运输也是以广泛的细胞骨架为基础。但是，进化到如此复杂的真核细胞是如何产生的呢？目前最流行的进化理论之一是假设真核生物（包括动物、植物和真菌）是由阿斯加德古生物与细菌的融合而产生的。资料来源：苏黎世联邦理工学院弗洛里安-沃尔韦伯（FlorianWollweber）。目前的大多数模型认为，古细菌和细菌在真核生物的进化过程中起着核心作用。一个真核细胞的原始细胞被认为是由大约20亿年前的古细菌和细菌之间的紧密共生关系演变而来的。2015年，对深海环境样本的基因组研究发现了所谓的阿斯加德古菌群，它们在生命树上代表了真核生物的最亲近亲属。阿斯加德细胞的第一张图像于2020年由一个日本小组从富集培养物中公布。ChristaSchleper在维也纳大学的工作小组现在首次成功地培养出了这一群体的一个较高浓度的代表。它来自斯洛文尼亚皮兰海岸的海洋沉积物，但也算得上是维也纳的居民，例如多瑙河沿岸的沉积物，由于其生长到高细胞密度，这种代表可以被研究得特别好。维也纳大学古细菌工作组的博士后、该研究的第一作者之一ThiagoRodrigues-Oliveira报告说："要在实验室中获得这种极其敏感的生物体的稳定培养是非常棘手和费力的。"共同第一作者RafaelPonce在斯洛文尼亚皮兰的塞卡运河取样海洋沉积物维也纳小组在培养高度富集的阿斯加德代表方面取得了显著的成功，终于可以通过显微镜对细胞进行更详细的检查。马丁-皮尔霍夫（MartinPilhofer）小组的ETH研究人员使用了一台现代低温电子显微镜来拍摄震冻细胞的照片。这种方法能够三维地了解细胞的内部结构。Lokiarchaeumossiferum细胞的扫描电子显微照片，显示长而复杂的细胞突起"这些细胞由圆形的细胞体组成，带有细长的、有时非常长的细胞突起。这些触角状结构有时甚至似乎将不同的细胞体相互连接起来，"弗洛里安-沃尔韦伯说，他花了几个月时间在显微镜下追踪这些细胞。这些细胞还包含一个广泛的肌动蛋白丝网络，被认为是真核细胞所特有的。这表明，在第一个真核生物出现之前，古细菌中就出现了广泛的细胞骨架结构，并为围绕生命史上这一重要而壮观的事件的进化理论提供了支撑。微生物学家ChristaSchleper评论说："我们的新生物，即Lokiarchaeumossiferum，有很大的潜力为真核生物的早期进化提供进一步的突破性的见解。我们花了六年之久才获得一个稳定和高度富集的培养物，但现在我们可以利用这一经验进行许多生化研究，也可以培养其他阿斯加德古菌。"此外，科学家们现在可以利用ETH开发的新成像方法来研究，例如，阿斯加德古菌和它们的细菌伙伴之间的密切互动。今后还可以研究基本的细胞生物学过程，如细胞分裂，以阐明这些机制在真核生物中的进化起源。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341609.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341609.htm

照亮生命的起源：研究人员揭示远古地球上的糖合成过程

照亮生命的起源：研究人员揭示远古地球上的糖合成过程戊糖是现代生命形式新陈代谢中不可或缺的碳水化合物，但由于这些分子不稳定，因此尚不清楚它们在地球早期是否存在。日本东京工业大学地球生命科学研究所（ELSI）领导的一项新研究揭示了一种与早期地球条件相适应的化学途径，通过这种途径，C6醛酸酯可以作为戊糖的来源，而不需要酶。他们的发现提供了原始生物化学的线索，使我们更接近了解生命起源。一项新研究提供了有关原始生物化学的线索，使我们更接近于了解生命的起源。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室地球早期的生化挑战地球上的生命是从简单的化学物质中产生的，这是生物化学乃至整个科学领域最令人兴奋而又最具挑战性的课题之一。现代生命形式可以通过复杂的化学网络将营养物质转化为各种化合物；此外，它们还可以利用酶催化非常特殊的转化，从而实现对所产生分子的精细控制。然而，在生命出现并变得更加复杂之前，酶是不存在的。因此，在地球历史的早期，很可能存在着各种非酶化学网络，它们可以将环境中的营养物质转化为支持原始细胞功能的化合物。戊糖：早期生命的基石戊糖的合成就是上述情况的一个突出例子。这些只含有五个碳原子的单糖是RNA和其他分子的基本组成单位，而这些分子对我们所知的生命来说是必不可少的。科学家们提出并研究了生命起源之前产生戊糖的各种方式，但目前的理论提出了一个问题：如果这些化合物的寿命极短，那么戊糖如何积累到足以参与生命起源前反应的数量？为了解决这个问题，由ELSI研究员易瑞琴领导的研究小组最近开展了一项研究，为早期地球上戊糖的起源和持续供应寻找另一种解释。他们探索了一个无酶化学网络，在这个网络中，C6醛酸酯（一种稳定的六碳碳水化合物）从各种前生物糖源积累起来，然后再转化回戊糖。(a)导致醛酸酯积累的原生代谢戊糖拟议途径，然后是非选择性氧化成脲酸酯、羰基迁移和β-脱羧。(b)磷酸戊糖途径的前几个步骤，以作比较。戊糖合成的新途径所提出的化学途径以葡萄糖酸盐开始，这是一种稳定的C6醛酸酯，在地球早期通过已知的基本糖类的前生物转化很容易获得。下一步是将C6醛酸酯非选择性地氧化成脲酸酯；这里的"非选择性"是指氧化过程不区分醛酸酯结构中的各种碳原子，因此有五种可能的氧化结果。通过实验和理论分析，研究人员深入研究了各种氧化产物，以弄清反应网络的细节。有趣的是，他们发现，无论氧化发生在哪里，生成的尿酸盐化合物都会发生一种被称为"羰基迁移"的分子内转化，直到形成特定的3-oxo-URONATE化合物。一旦达到这种状态，在H2O2和亚铁催化剂的作用下，3-氧代-尿苷酸盐很容易通过β-脱羧转化为戊糖，而这两种物质都与早期地球的条件相符。在建立并测试了这一复杂反应网络的全部过程后，研究人员注意到它与现代生化途径有着重要的相似之处。领衔作者易瑞勤强调说："我们证明了五碳糖的非酶合成途径，它依赖于化学转化，让人联想到磷酸戊糖途径的第一步，而磷酸戊糖途径是新陈代谢的核心途径。这些结果证明，前生物的糖合成可能与现存的生化途径有重叠。鉴于糖类在现代新陈代谢中无处不在，所提出的反应网络可能对第一批类生命系统的出现非常重要。"天体生物学影响和未来研究本研究的发现对天体化学和天体生物学具有重要意义。在1969年坠落地球的著名碳质陨石默奇森（Murchison）陨石中发现了大量的醛酸酯。与此相反，在现代生物系统中发现的典型碳水化合物却不在其中。这意味着醛酸酯可以在地外条件下形成和积累，而本研究表明，它们可能在生命组成元素的起源过程中扮演重要角色。Yi补充说："我们希望这项工作能掀起下一波天体生物学的热潮，将重点放在醛糖的研究上。"在未来的研究中，研究小组将重点关注C6醛酸酯是否能在地球早期积累到足够的量，以作为原生代谢出现的"养分"。首席研究员易瑞琴总结道："我们希望进一步了解这些醛酸酯如何从经典的前生物糖反应中生成，如甲糖反应和基里亚尼-费舍尔同源反应。值得注意的是，这些经典的前生物糖反应在现代新陈代谢中并不存在，因此，所提出的非酶途径可以作为早期糖类和理论上最早的生命形式所使用的碳水化合物之间一座急需的桥梁。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401995.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401995.htm

科学家发现复杂生命起源的新线索：我们都是阿斯加德人

科学家发现复杂生命起源的新线索：我们都是阿斯加德人用生物进化论者的话来说，这意味着真核生物是阿斯加德古菌中的一个"嵌套良好的支系"，就像鸟类是恐龙这个更大群体中的几个族群之一，有着共同的祖先一样。研究小组发现，在阿斯加德古菌中，所有真核生物都有一个共同的祖先。根据这项最新研究，所有复杂生命形式（又称真核生物）的根源都可以追溯到一群名为阿斯加德古菌的微生物的共同祖先。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校在距今约20亿年之前，还没有发现真核生物的化石，这表明在此之前，只有各种类型的微生物存在。UT奥斯汀分校综合生物学和海洋科学副教授布雷特-贝克（BrettBaker）说："那么，是什么事件导致微生物进化成真核生物呢？这是一个大问题。拥有这个共同的祖先是理解这个问题的一大步。"在荷兰瓦赫宁根大学ThijsEttema的领导下，研究小组确定了生命树上与所有复杂生命形式最亲近的微生物，即新描述的Hodarchaeales（简称Hods）。Hods发现于海洋沉积物中，是更大的阿斯加德古菌群中的几个亚群之一。阿斯加德古菌进化于20多亿年前，它们的后代现在仍然活着。其中一些已在世界各地的深海沉积物和温泉中被发现，但迄今为止，只有两个菌株能在实验室中成功培育。为了识别它们，科学家从环境中收集它们的遗传物质，然后拼凑它们的基因组。根据与其他可在实验室培育和研究的生物的基因相似性，科学家们可以推断出阿斯加德人的新陈代谢和其他特征。贝克实验室的研究员瓦莱丽-德-安达（ValerieDeAnda）说："想象一下一台时光机，不是去探索恐龙或古代文明的领域，而是深入到可能引发复杂生命曙光的潜在代谢反应中去。我们研究的不是化石或古代文物，而是现代微生物的基因蓝图，以重建它们的过去。"这项研究分析的部分微生物是利用阿尔文号深海潜水器采集的，图为2018年11月在瓜伊马斯盆地的采集之旅。图片来源：BrettBaker研究人员扩大了已知的阿斯加德基因组多样性，增加了50多个未被描述的阿斯加德基因组作为建模输入。他们的分析表明，所有现代阿斯加德人的祖先似乎都生活在炎热的环境中，以消耗二氧化碳和化学物质为生。与此同时，与真核生物亲缘关系更近的霍奇菌在新陈代谢方面与我们更相似，它们吃碳并生活在更凉爽的环境中。德安达说："这真是令人兴奋，因为我们第一次看到了产生第一批真核细胞的祖先的分子蓝图。"在北欧神话中，霍德（Hod，也可拼写为Höd、Höðr或Hoder）是一个神，是奥丁（Odin）和弗里格（Frigg）的盲儿子，他被骗杀死了自己的亲兄弟鲍德尔（Baldr）。贝克说："我在演讲中一直开玩笑说'我们都是阿斯加德人'。现在这句话很可能会出现在我的墓碑上。""对我来说，最令人兴奋的事情是，我们开始看到从生物学家认为的古细菌向更像真核生物的Hodarchaeales过渡。另一种说法是，这些Hods是我们在古生物世界中的姊妹群。"贝克说，在所有古细菌中，阿斯加德人是产生真核生物的，这是有道理的。与真核生物一样，阿斯加德古菌成员的基因组中也有许多具有多个拷贝的基因。在真核生物中，当基因发生复制时，新的拷贝往往具有新的功能，赋予生物新的能力。这是进化的主要驱动力之一。"我们不知道这些阿斯加德人的基因复制具体导致了什么。但我们知道，在真核生物中，基因复制导致了新的功能和细胞复杂性的增加。因此，我们认为这也是阿斯加德导致真核生物创新的方式之一。"研究古菌的科学家发现了许多曾被认为是真核生物独有的蛋白质。这就提出了一个问题：这些真核蛋白质在古细菌中发挥着什么功能？贝克说："我认为，研究这些更简单的生命形式和它们的真核特征，会让我们对自己有很多了解。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373755.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373755.htm