20 億年前,機能運作簡單的細胞,變成了如今我們身上功能多樣的複雜細胞。這究竟是怎麼發生的?
一切要從 1970 年代末說起,當時學者將生物分成三大領域:古菌域、細菌域、真核生物域。我們最熟悉的應該是自己所屬的真核生物(包含植物、動物界等)。老害我們飯前要洗手的細菌,應該也不太陌生。那麼「古菌」呢?科學家說,它可能是我們的祖先!
古菌是單細胞生物,跟細菌一樣細胞結構極為簡單。但真核生物細胞則非常複雜,裡面有個叫做「粒線體」的能量工廠,細胞的生老病死全都跟它有關。學界有個假說:20 億年前,某種古菌吞噬了細菌,細菌卻沒被分解,而是慢慢演化成粒線體——即我們真核生物現有的「細胞」是從古菌演化來的。但是多年來這個假說仍證據不足。
2015 開始,研究人員從深海沉積物中陸續發現洛基、索爾與奧丁等「阿斯嘉古菌」,裡頭發現不少真核生物的基因,動搖了現有的生物系統,也讓人類們思索起生命的起源。但是,這些古菌其實都是海底找到的 DNA 碎片拼湊出來的基因組,並不是活生生、可供觀察的生物——甚至萬一電腦計算出了錯,洛基、索爾……也許根本不存在。
不過就在最近,新的線索出現了。日本科學家在 2006 年就開始了一項研究計畫,從深海 2,533 公尺處取集淤泥,放在實驗室裡培養,最後養出了「阿斯嘉古菌」的一員!研究成果終於在今年初發表,科學家將此古菌取名為「普羅米修斯古菌」——不同於「阿斯嘉」的其他北歐諸神,普羅米修斯是用黏土造人還偷火送給人類的古希臘神祇。
更多關於古菌的研究還在進行之中,現在雖然無法推論出古菌直接等於我們的祖先,卻讓生物演化的假說有了輪廓,也唯有培養更多的阿斯嘉古菌,才能闡明古菌與真核生物之間的發展道路。
古菌演化成真核生物細胞之假說
(圖為簡化的假說過程)
01
「普羅米修斯古菌」外表細長的觸手和泡泡足以誘捕身旁的細菌
02
古菌表面的觸手逐漸吞噬細菌
03
細菌進入古菌胞內演化成為「粒線體」,再逐漸演化成現代真核生物的細胞