In The Club, We All ... Archaea?
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雷神、洛基、海姆达尔，他们不仅仅是北欧神祇或漫威角色，也是各种阿斯加德古菌的名字。这些微小的生物遍布世界各地，从海洋沉积物到泥火山再到热液喷口。越来越多的研究表明，我们欠它们一份进化债务。在本集中，艾米丽和客座主持人乔恩·汉密尔顿探索了古菌的奇异世界：它们来自哪里？它们做什么？它们能告诉我们关于地球生命起源的什么信息？对更多关于生命起源的故事感兴趣吗？请发送电子邮件至[email protected]。我们很乐意收到您的来信！了解更多关于赞助商信息选择：podcastchoices.com/adchoicesNPR隐私政策</context> <raw_text>0 这条消息来自Greenlight。家长们将理财能力列为最难教给孩子的第一项生活技能。有了Greenlight，这款面向家庭的借记卡和理财应用程序，孩子们可以学习如何明智地赚钱、储蓄和消费。立即访问greenlight.com/NPR开始使用。您正在收听来自NPR的Shortwave。

嘿，Shortwave听众们。我是艾米丽·匡。还有约翰·汉密尔顿。我们有一个故事，有点像丽吉娜和我11月份结束的地方。所以，约翰，你还记得我们关于热液喷口和生命起源的那一集吗？哦，我怎么能忘记呢？你们俩都在探讨这样一个想法，也许生命的构成要素，你知道，核苷酸、氨基酸是在海底那些超级热的喷口周围产生的。

例如，DNA和RNA极易受到紫外线的破坏。所以它们可能首先在深海中形成，在那里它们可以免受这些射线的照射。太神奇了。我的意思是，在我看来这听起来是合理的。对吧？这让我有很多疑问。

生命从那里走向何方？你知道，下一章是什么？那一刻，分子浴产生了离散的生命形式，单细胞生物，原核生物，最终产生了像你我这样的复杂多细胞生物，真核生物。我认为有一种生命形式是讲述这个故事的关键，约翰。你听说过古菌吗？或者像有些人说的那样，古细菌。番茄，番茄，番茄。

两种发音都可以，但你知道它们是什么吗？我知道，但只是因为几年前，我碰巧遇到了一位研究它们的生物学家。我从未在野外见过古菌。这不是你的错。它们太小了。即使在高倍显微镜下，最大的古菌看起来也像微小的点。

但是如果你放大观察，你会发现它们拥有各种形状。它们是球形的、杆状的、螺旋形的。它们看起来像细菌，但它们不是。尽管没有细胞核，没有细胞器，我认为这些被忽视的微生物具有主角能量。

所以今天节目中，我们将给予古菌应有的重视。我们的微生物祖先如何赋予我们强大的免疫系统，它们处于生物学中一场最大意识形态斗争的核心，并且与雷神的传说有关？开始吧，匡。您正在收听Shortwave，来自NPR的科学播客。

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嘿，Shorewearers，我是艾米丽·匡。在我们回到节目之前，我有一个关于地球的更新。它几乎完成了围绕太阳的365天6小时9分钟的轨道运行。这6个小时每四年加起来就多出一整天，这就是为什么我们有闰年，而2024年是闰年，这意味着今年我们多了一天来为您讲述……

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艾米丽，看来古菌在过去几十年中在科学界已经开始崭露头角了。所以带我了解一下。是的，我们正生活在古菌复兴时期。科学界曾经有过一场大辩论，就像我高中生物课上记得的那样。长期以来，微生物学家将世界划分为两个域：真核生物、动物、植物、真菌和原核生物、细菌，它们是单细胞生物。

而古菌长期以来一直未被发现，直到卡尔·乌斯出现。好的，他是谁？好的，卡尔·乌斯是一位微生物学家，最近在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校工作。他于2012年去世。

但我与一位成为他遗产传承者的人交谈过，一位认识他的人。同样在厄巴纳-香槟分校的微生物学家雷切尔·惠特克回忆说，乌斯是一位拥有宏观思维的人，一位愿意承担像生命起源一样令人生畏的问题的人。进化生物学在该领域的生物体方面所做的事情是观察随着时间推移而变化的性状，你知道，蝴蝶的翅膀等等。

植物的叶子和种子的颜色以及达尔文雀的喙等等。当你观察微生物时，这真的很难研究，因为没有性状

我的意思是，它们确实有不同的形状，并且确实有不同的表面结构等等。但在我们刚刚发现微生物的那段时间，甚至很难说它们之间是如何相关的。乌斯说，物理特性并不是判断这些关系的可靠方法。他大力推动了一种分子方法。这是在20世纪70年代。人们开始使用分子、氨基酸和RNA

他们开始将这些用作进化的标志。对他来说，一种遍布各地的分子是核糖体。这是将RNA转化为蛋白质的机器。

他开始使用巨大的凝胶薄膜研究RNA序列，并编目它们的差异，追踪它们如何随着时间的推移而进化。他有这些笔记本，笔记本，笔记本，我见过这些笔记本。就像架子上的书一样，基本上说明了这些二维凝胶中每个小条带的大小是

基于此，他发现了关系。然后，就在走廊的尽头，他的同事拉尔夫·沃尔夫在食物链底部发现了这些奇怪的微生物，它们是牛体内温室气体的来源。

这些微生物是单细胞的。它们看起来有点像细菌，但也有点不像。直到他走到走廊尽头，对卡尔·乌斯说，你应该看看这些家伙。它们非常不同。我不知道它们是什么。由于乌斯已经开发出了比较RNA序列的分子工具，他可以用它来研究这些神秘的微生物。他确定它们不是细菌。它们的细胞壁不同。

它们的RNA与真核RNA更相似。奇怪。所以，我的意思是，它们是什么？一些新的东西。科学从未见过的东西。他给它们起了一个名字。古菌，意思是古老的东西。哦，我明白了。古菌。考古学家。他提出了这样一个论点，即实际上存在三个生命域：细菌、真核生物和古菌。

现在，几十年来，在土壤、海洋以及地球上一些最极端的环境（如热液喷口）中发现了更多类型的古菌。我一直在等待这个。而故事并没有到此结束，因为约翰，在过去十年左右的时间里，在这些喷口处，科学家们发现了一种特殊的古菌，这确实使生命的故事复杂化了。它们被称为阿斯加德古菌。

第一个是在北大西洋的一个名为洛基城堡的热液喷口中发现的。这是德克萨斯大学奥斯汀分校的海洋生物学家布雷特·贝克，一位研究这些阿斯加德古菌的人。好吧，我明白了这个主题，阿斯加德的洛基北欧神话。正确，是的。在2015年发现这些洛基古菌后，布雷特说……

我们发现了另一个与之相关的群体。所以我们称之为雷神。我们合作发现了更多群体，奥丁和海姆达尔。从那时起，布雷特的团队和其他人一直在对在世界各地温泉、含水层、淡水和咸水环境中发现的这些阿斯加德古菌的基因进行测序。他们发现的东西挑战了卡尔·乌斯的工作以及生命如何开始的故事。怎么会这样？

好的，这些阿斯加德古菌，它们的基因实际上与真核生物非常相似。然后，布雷特告诉我……他们在阿斯加德人身上开始发现所有这些蛋白质，就像，他们以前只在真核生物中见过一样。这表明了一些超越乌斯工作的东西。这表明真核生物，如树木、蘑菇、鸟类、我们……所有酷孩子。实际上可能……

来自古菌，真核生物分支实际上是从某个古老的阿斯加德祖先那里萌芽的。我当时真的跑到我研究生办公室说，哦，我的上帝，

我们发现了一些非常重要的东西。当时，这非常有争议。但布雷特和其他研究人员继续进行这项工作，并反驳那些反对者，说，不，这是对的。真核生物实际上属于古菌。我们实际上是……

阿斯加德人。显然，自从我们从它们进化以来，已经有20亿年的进化了，但它们是我们的祖先。新的研究继续证实了我们的免疫系统是如何进化的故事。

所以让我们了解一下最新的情况。在这里给我一些具体的细节。几年前，另一位来自巴西的微生物学家佩德罗·利尔来到布雷特在德克萨斯大学奥斯汀分校的实验室担任博士后。佩德罗正在阅读关于某些帮助我们古代免疫系统发挥作用的蛋白质可能来自细菌的信息。而我，作为研究真核生物起源的古菌方面的人，我想，为什么有人只关注形成真核生物的一个参与者，而不关注第二个参与者呢？

我知道古菌在这个过程中发挥了作用。他就像，为什么他们不关注古菌？为什么人们总是忘记古菌？他想寻找证据证明古菌可能为我们的免疫系统是如何进化的提供线索。

我明白了这些古菌研究人员的主题。所以这个人现在正在执行一项任务，对吧？是的，他们是一群顽强的人。这是真的。佩德罗开始研究在我们古代免疫系统中发现的两类蛋白质。这些蛋白质基本上会干扰病毒DNA。像阻止病毒传播一样干扰它吗？是的，它们非常重要。佩德罗开始使用

使用名为CollabFold的AI工具，他预测了这些蛋白质的样子，并将这项工作带给了布雷特，他发现了自然界中这些确切的蛋白质结构，在深海中的那些阿斯加德人身上。我领域的一些研究人员终其一生都在等待有人证明他们的预测是正确的。

我等待的时间不到，我不知道，几周。他和布拉德以及德克萨斯大学奥斯汀分校的整个团队所做的研究发表在今年夏天出版的《自然通讯》杂志上。我会向你展示论文中的一幅插图。超级令人兴奋。这比较了防御蛋白序列出现的位置。

它们在阿斯加德人和真核生物中比在细菌中大得多。所以这意味着它们在阿斯加德人和真核生物中比在细菌中更普遍。所以我认为，好吧，如果这是来自原核生物、细菌或古菌，

它很可能来自古菌，因为它在那里更普遍。这意味着细菌（拥有这些原始免疫系统）和阿斯加德人之间存在共生关系。佩德罗只是做了Ancestry.com的研究来证明这一点。所以他非常有信心。是的，他非常有信心。我完全相信这就是它发生的方式，但它发生了多少次却没有成功？这仍然是生物学中的一个主要问题。

我们不知道。所以这就是让我彻夜难眠的事情。这些古菌科学家很顽强，所以我完全相信他们会成功的。这项工作将来也可能对我们有益。我的意思是，我们周围充满了可能感染我们的病毒。是的，一直都是，将来也一直会是。是的，如果我们的免疫力部分归功于古菌，我们应该从它们身上寻找线索，了解如何保持未来的安全和健康。也许我们可以使用这些防御系统……

以某种治疗方式来对抗病毒。他们一直在研究细菌，而细菌与我们非常不同。也许我们应该寻找阿斯加德人身上的一些有用的东西。好吧，艾米丽，我期待着阿斯加德抗病毒药物的出现。

哪里有古菌，哪里就有办法，约翰。当然。在Apple和Spotify上关注我们的节目。这会有很大的影响。此外，如果AI蛋白质折叠也让你觉得很酷，请查看我们关于AlphaFold的剧集。我们会在剧集说明中添加链接。

本集由Hannah Jin制作。它由我们的节目主持人Rebecca Ramirez编辑。Tyler Jones核实了事实。Jimmy Keeley是音频工程师。Beth Donovan是我们的高级总监。Colin Campbell是我们的播客战略高级副总裁。我是艾米丽·匡。我是约翰·汉密尔顿。感谢您收听来自NPR的科学播客Shortwave。

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