科技日報記者 張佳欣
人類身體里的每一個細胞都像一座精密運轉的工廠，比如，細胞核負責信息管理，線粒體提供能量，各種結構分工明確。
但如果把時間倒退幾十億年，地球上的生命卻簡單得多。那時候，大多數只是結構單一的微生物。
一個至今仍讓生物學家頭疼的問題是，當今這樣復雜的細胞，究竟是如何從簡單生命演化出來的？
生物學中一個由來已久的理論認為，第一個真核生物起源于遠古古菌和細菌的緊密結合，最終其中一方吞噬了另一方。這種結合產生了線粒體，也就是細胞的“能量工廠”。
但兩個原本獨立的生命，為什么沒有彼此排斥，反而走向深度“合作”？這個過程一直缺少可以直接觀察的證據。
于是，澳大利亞新南威爾士大學領導的科學家團隊把目光投向疊層石。這種看似普通的巖石，其實是微生物一層層生長形成的結構，歷史可追溯到35億年前。在澳大利亞鯊魚灣，這種生態系統至今仍然存在，它就像一扇通往遠古生命世界的窗口。
在那里，科學家發現了一類被稱為“阿斯加德古菌”的微生物。這類生物近年來受到關注，因為它們的基因中已經出現一些后來復雜細胞才具備的分子結構，被認為可能是接近真核生命的祖先類型。但比起它們“像什么”，科學家更關心的是它們“如何生活”。他們發現，這些古菌幾乎無法單獨生存，總是依賴其他微生物共同存在。
阿斯加德古菌在自然生境之外極難培養，科學家在實驗室中耗費了四五年時間，反復優化條件，始終無法獲得純培養物。在低溫電子斷層掃描顯微鏡的幫助下，他們終于看到，兩種微生物不僅通過納米管相連，古菌表面還萌發出鏈狀的小泡和更為復雜的管狀結構。更關鍵的是，兩者各自制造著對方所需的化合物，包括維生素、營養物質和氫氣，形成了一種互惠共生的關系。
借助深度學習技術，科學家還預測了這些微生物體內的蛋白質結構，從中發現了某些極為古老的細胞“分子機器”的雛形，正是這些機器，后來演化成為復雜生命細胞的核心部件。
這些仍然存在于海底的微生物，并不能直接回答復雜生命如何誕生，卻讓科學家第一次看到，簡單生命之間的“合作”可以具體到如此程度。這些微小而具體的聯系，或許正是通往復雜生命起點的那把鑰匙。
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