摘要：近日，来自苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和维也纳大学的研究团队给出了关键的新证据。他们在一种名为“阿斯加德古菌”（Asgard archaea）的微生物中，发现了与真核细胞骨架蛋白“微管蛋白”（tubulin）高度相似的分子。这一发现，意味着这些古

在生命演化的拼图中，一个长期困扰生物学家的谜题是：真核细胞究竟是如何出现的？

近日，来自苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和维也纳大学的研究团队给出了关键的新证据。他们在一种名为 “阿斯加德古菌”（Asgard archaea） 的微生物中，发现了与真核细胞骨架蛋白“微管蛋白”（tubulin）高度相似的分子。这一发现，意味着这些古老的原核生物或许早已具备了真核细胞演化的雏形。

在我们的细胞中，微管蛋白会不断拼接成长管道，构成微小管（microtubules）。这些微小管是细胞的“支架”和“运输轨道”，不仅决定了细胞的形状，还参与染色体分离、细胞分裂、物质运输与能量流动。可以说，没有微小管，就没有复杂生命的精密运作。

而如今，在这些生活在缺氧环境、需要特殊细菌共生才能生长的阿斯加德古菌体内，科学家意外发现了类似的管状结构。虽然它们比真核微小管更“迷你”（由5条蛋白链组成，而非真核细胞的13条），但却能在试管实验中自行组装、解体，展现出惊人的动态行为。研究人员认为，这些“微型微小管”或许正是十多亿年前复杂生命起源时的分子“原型”。

这一成果为解答“真核细胞从何而来”提供了新的窗口。剑桥分子生物学实验室的细胞学家 Buzz Baum 评价说：“这就像是揭开了生命最深层的面纱，我们可能终于能追溯到20亿年前，那场让生命焕然一新的演化事件。”

从北海泥沼到细胞骨架的线索

2010 年，科学家们在北海泥沼的样品中意外捕捉到一种特殊的微生物基因序列。这些基因与人类、橡树、蓝鲸等真核生物竟然存在惊人的相似性。于是，这类微生物被命名为 阿斯加德古菌（Asgard archaea），取自北欧神话中众神的居所，以凸显其在生命起源研究中的“神秘地位”。

自那时起，阿斯加德古菌成为进化生物学界的“明星”。它们被视为揭开真核细胞起源秘密的关键拼图：人类和所有真核生物，可能就是从某个阿斯加德古菌的祖先那里走出了独特的进化之路。

然而，困扰科学家们的是，阿斯加德古菌极难在实验室中培养。它们生长缓慢，需要缺氧环境，还依赖特定的共生细菌。这使得研究人员只能通过 DNA 序列来间接推测它们的特性。于是，一个悬念萦绕多年：这些古菌的细胞内部到底长什么样？它们是否真的具有“准真核”的特征？

突破出现在 2022 年。苏黎世联邦理工学院的 Martin Pilhofer 团队与维也纳大学的 Christa Schleper 团队，首次在阿斯加德古菌 Candidatus Lokiarchaeum ossiferum 中发现了类似 肌动蛋白（actin） 的蛋白质，并观察到它们能组装成丝状结构。这是第一个“真核式骨架”的直接证据，让人们看到了细胞复杂化的雏形。

同年，研究人员还注意到这些古菌的基因组中，存在与 微管蛋白（tubulin） 高度相似的基因。这一线索极其重要，因为在真核生物中，微管是细胞分裂的关键，承担着染色体分离和细胞内部运输的任务。剑桥的分子生物学家 Bill Wickstead 曾评价道：“如果说哪种骨架蛋白是生命复杂化不可或缺的，那一定是微管蛋白。”

最初的实验结果还带来了一些疑问：并不是所有阿斯加德古菌的蛋白质都能形成典型的微管，有些甚至显得与真核结构相差甚远。但在一次显微镜观察中，博士后 Florian Wollweber 意外发现了一条横贯整个细胞的纤细弯曲“管道”。这成为后续实验的关键突破口。

就这样，从 2010 年的基因惊喜，到 2022 年的显微镜发现，科学界一步步从“阿斯加德是谁”走向了“它们的细胞骨架能做什么”。最新的微管蛋白研究，则为我们勾勒出一个逐渐清晰的画面：真核细胞的内部“工程学奇迹”，可能源自这些古老微生物的分子雏形。

阿斯加德古菌体内的“微型微小管”，或许正是生命复杂化的开端密码。它们不仅向我们揭示了真核细胞骨架的可能起源，也让科学家得以窥见那场发生在 20 亿年前的演化巨变。可以说，每一根在显微镜下重现的“管道”，都在讲述生命如何从简单走向复杂，从微小的单细胞，演化出森林、鲸鱼与人类的漫长故事。

然而，眼下的发现只是一个开始。研究人员也承认，在活体古菌中，这些管状结构十分罕见，功能尚不明确。它们是否真的参与细胞分裂？还是仅在特定环境下发挥作用？这些问题仍待未来实验来回答。正如耶鲁大学的分子生物学家 Tom Pollard 所言：“只要找到合适的古菌、用合适的方式标记它们的微管蛋白，我们或许就能亲眼看见这些细胞如何分裂。”

来源：老胡科学一点号