Is the Asgard archaea the ancestor of eukaryotes?-Characterization of the first cultured archaeal strain-

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: Imachi Hiroyuki 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 上席研究員 (20361933)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高野 淑識 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), センター長代理 (80399815) ; 延 優 (NOBUMASARU・KONISHI) 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40805644) ; 諸野 祐樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30421845) ; 玉木 秀幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00421842)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アーキア / Asgardアーキア / 真核生物の起源 / 嫌気性微生物 / 海底堆積物

Outline of Final Research Achievements

Asgard archaea have attracted attention as organisms related to the origin of eukaryotes. In this study, we investigated the first cultured Asgard archaeon MK-D1 with the aim of clarifying whether Asgard archaea are prokaryotes related to the origin of eukaryotes through detailed cell morphological, physiological, and genetic characterization of MK-D1. The archaeon has membrane lipids similar to those of other archaea, but has a cell morphology not observed in any previous prokaryotes and is completely dependent on other microorganisms for its growth. Based on the characteristics of MK-D1 and the results of previous studies on the origin of eukaryotes, we proposed a new model for eukaryogenesis, termed the Entangle-Engulf-Endogenize (E3) model.

Free Research Field

微生物生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

私たちヒトをはじめとする真核生物の起源は生物学における大きな謎であり、解明されていない重要な課題の1つである。最近の研究からAsgardと呼ばれるアーキア群から真核生物が誕生したことが示唆されたが、このアーキア群に属する培養株は存在しなかったため、アーキアから真核生物へどのように進化したのかは不明のままであった。そのような中、私たちは世界に先駆けてAsgardに属するアーキアMK-D1の培養に成功し、その細胞・生理・遺伝的な特徴を明らかにした。得られた結果を基に、私たちの祖先となったアーキアの特徴を推定するとともに、真核生物誕生の新しいモデルを提案することで私たち真核生物の誕生の道筋を示した。