科学家发现所有复杂生命的“好氧”祖先

美国德州大学奥斯汀分校的研究团队在《自然》期刊发表新发现：一类被称为阿斯加德古菌的微生物——被公认为复杂生命（即真核生物，包括动植物和人类）最近的原核‘亲戚’——并非全部厌氧。过去已知的多数阿斯加德古菌生活在深海等缺氧环境中，但本研究首次证实，其中与真核生物亲缘关系最近的类群（如海姆达尔古菌纲），反而常见于含氧环境，例如浅海沿岸沉积物和海水水体中。这些微生物携带大量依赖氧气的能量代谢通路，说明真核生物的共同祖先很可能早已具备利用氧气的能力。这一发现有力支持了长期存在的科学假说：大约17亿年前地球发生‘大氧化事件’、大气含氧量骤升后，真核生物才迅速出现——两者时间高度吻合，暗示氧气是复杂生命诞生的关键推手。研究还进一步支持主流理论：真核细胞起源于一种阿斯加德古菌与阿尔法变形菌的共生——后者最终演化成细胞内的‘能量工厂’线粒体。为获得可靠证据，团队开展了迄今规模最大的阿斯加德基因组测序工程：从全球多航次海洋采样中提取环境DNA，分析约15太字节数据，成功组装超1.3万个新微生物基因组，从中恢复数百个全新阿斯加德基因组，使该类群已知基因组多样性几乎翻倍；并据此构建了更完整的‘阿斯加德生命树’。借助人工智能工具AlphaFold2预测蛋白质三维结构，研究人员发现海姆达尔古菌中多个关键蛋白的结构与真核生物中负责高效耗氧产能的蛋白高度相似，从分子结构层面再次印证了‘真核祖先早就会用氧’的观点。该成果整合了宏基因组学、进化生物学与AI结构生物学方法，为理解生命复杂性起源提供了坚实的新证据。