研究人员在最新发表的两项论文中提出，通往复杂生命的关键一步可能发生在一个比此前设想更为“复杂”的单细胞祖先身上。相关成果分别刊登于《自然微生物学》和《自然》。

真核生物涵盖从酵母到蓝鲸等多细胞生命，其细胞具有细胞核等专门结构。长期以来，科学界普遍认为真核生物的单细胞祖先相对简单，类似细菌式的原始细胞。但新研究认为，这一祖先可能已拥有更广泛的分子能力，为后续复杂细胞结构的出现奠定基础。

瓦赫宁根大学与研究中心微生物学教授、两篇论文合著者Thijs Ettema表示，研究团队采用的思路是比较“源自同一共同祖先的两个生物群体”：一类是真核生物（包括人类、动物和真菌），另一类是约十年前在深海沉积物中发现的阿斯加德古菌。由于共享共同祖先，阿斯加德古菌被视为与真核生物存在较近的演化关联。

研究团队从中国渤海和加利福尼亚湾采集了400多种不同阿斯加德古菌的遗传物质并进行测序。研究人员指出，考虑到两条谱系经历了约20亿年的演化，仅凭DNA序列直接比对与真核生物的相似性有限，因此将重点转向由DNA编码、在细胞内执行功能的蛋白质，尤其是蛋白质的三维结构。

研究人员利用AlphaFold等工具预测了超过35000种阿斯加德古菌蛋白质的三维结构，并与真核生物蛋白质进行比较。论文报告称，阿斯加德古菌中存在约1300种此前被认为仅见于真核生物的蛋白质，这些蛋白质与细胞内运输、储存以及形成细胞隔室等过程相关，而这些过程通常被视为真核细胞复杂性的标志。研究团队据此认为，这些蛋白质很可能由共同祖先遗传而来。Ettema表示，这意味着真核生物的微生物祖先可能拥有“比此前假设更为广泛的真核工具箱”。

在形态学层面，研究人员也获得了谨慎的支持性线索。论文提到，阿斯加德古菌的培养仍具挑战性：其自然栖息地多为缺氧环境，生长速度极慢，有时一次分裂需要数周。不过，研究团队称在受控条件下的培养成功率正在提高。显微镜观察显示，部分物种出现触手状突起等结构，并可见类似真核细胞隔室的内部囊泡与膜结构。

另一项发表于《自然》的研究还报告了阿斯加德古菌在富氧环境中的新发现。研究人员称，在富氧环境中生活的阿斯加德古菌DNA中包含与氧气处理相关的基因。Ettema表示，这表明这些微生物已适应应对氧气；对地球早期生命而言，氧气曾被认为具有毒性。论文同时提出，一些阿斯加德古菌甚至可能利用氧气进行呼吸以获取能量。

不过，研究人员指出，目前尚不清楚这种与氧气相关的能力是从共同祖先继承，还是在过去约20亿年中独立获得。研究同时提到，真核生物通过线粒体利用氧气产生能量，而线粒体被认为起源于曾经自由生活的细菌，并保留自身DNA及与呼吸相关的基因。

Ettema回顾称，团队在约十年前首次发现阿斯加德古菌时已注意到其与真核生物的相似之处，但当时可用证据有限，仅掌握一株阿斯加德古菌的遗传信息，相关基因相似性并不充分。研究人员表示，过去十年DNA测序技术与基于人工智能的蛋白质结构预测快速发展，使得对更大规模样本进行系统比较成为可能，从而推动了此次更全面的分析。

研究团队强调，真核生物单细胞祖先的具体形态，以及这些古老蛋白质在祖先体内是否承担与现代真核生物相同的功能，仍有待进一步厘清。但研究结果显示，这一远古祖先可能已具备发展出复杂细胞结构的潜在基础。