阿斯加德古细菌：这些单细胞生物是我们的微生物祖先吗？

“不可否认的是，阿斯加德古细菌对我们今天在真核生物中看到的复杂性做出了很大贡献。 ”

来自阿斯加德古细菌（左）和真核生物（右）的免疫蛋白，称为蝰蛇蛋白。

图片来源：佩德罗·莱昂

包括我们在内的所有复杂生命（真核生物）中发现的防御系统很可能是从数十亿年前被称为阿斯加德古细菌的“微生物祖先”传承下来的。根据最近的研究，这些单细胞生物是我们先天免疫系统的两个关键元素的来源：蝰蛇和阿尔戈动物。

Asgard 古菌——也称为 Asgardarchaeota——是一组含有真核特征蛋白的古菌。

最新研究背后的团队在阿斯加达古菌中发现了 2,610 个完整的防御系统。阿斯加德防御系统由 89 个独特的系统组成，其中包括毒蛇和阿尔古特。这两种蛋白质在所有复杂生命的免疫系统中发挥着重要作用。研究人员得出结论，虽然它们的版本存在于细菌中，但真核生物中存在的版本与阿斯加德古菌的关系更密切。

该团队在论文中写道：“我们的结果支持 Asgardarchaeota 在真核生物抗病毒防御系统的起源中发挥了重要作用。”

换句话说，“它为阿斯加德人是我们的微生物祖先这一事实提供了更多支持，”综合生物学和海洋科学副教授、资深作者布雷特·贝克在一份声明中说。 “它说真核生物不仅获得了我们以前在阿斯加德见过的所有这些丰富的结构蛋白，现在甚至说真核生物中的一些防御系统也来自阿斯加德。 ”

Viperins 检测外来 DNA 并可以以阻止细胞复制的方式对其进行编辑。与此同时，阿尔戈英雄会切割 DNA——这两种策略都可以阻止病毒传播。在更复杂的生命形式中，argonutes 还可以通过 RNA 沉默来阻止病毒制造蛋白质。

“病毒感染是我们自生命诞生以来就面临的进化压力之一，始终保持某种防御至关重要，”佩德罗·莱昂 (Pedro Leão) 解释道，他现在是荷兰拉德堡德大学的助理教授，也是荷兰最近的博士后研究员。贝克的实验室。那么，保留这些机制是有道理的：“当细菌和古细菌发现有效的工具时，它们就会被传承下去，并且仍然是我们第一道防线的一部分，”莱奥补充道。

最初，研究小组研究了生命树，以确定与免疫密切相关的蛋白质。然后，使用名为 ColabFold 的人工智能工具，他们能够预测那些具有相似氨基酸序列（蛋白质的组成部分）是否也具有相似的结构，从而表明相似的功能。

研究人员写道，“仙宫蝰蛇蛋白和阿尔戈蛋白与真核蛋白具有结构同源性”，这意味着它们在生命之树上看起来非常相似。 “系统发育分析表明，真核蝰蛇蛋白源自阿斯加德蝰蛇蛋白。 ”

同样，“真核生物和细菌的阿尔古蛋白似乎起源于阿斯加古菌门。 ”

为了证明 Asgard 蛋白对免疫的影响，研究作者从古细菌中提取了毒蛇蛋白，并将其克隆到细菌中。当面对病毒时，毒蛇蛋白表现出抗噬菌体活性，这意味着它们为细菌提供了一些免疫保护。

这些发现支持了这样一种观点，即我们的先天免疫系统的这些要素要归功于阿斯加德古菌。

“不可否认的是，阿斯加德古细菌对我们今天在真核生物中看到的复杂性做出了很大贡献，”莱奥说。 “那么为什么它们不参与免疫系统的起源呢？我们现在有强有力的证据证明这是真的。 ”

该研究发表在《自然通讯》杂志上。