2025年12月23日，深圳大学深圳大学高等研究院李猛教授和刘杨教授团队在国际期刊《Molecular Biology and Evolution》上发表了题为“Phylogenetic and functional characterization of Asgard primases”的研究论文。高等研究院李猛教授为文章的共同通讯作者，李之萌博士和刘杨教授为共同第一作者。该工作由南方海洋科学与工程广东省实验室（广州），深圳大学和中国科学院微生物研究所共同完成。

作为生命演化研究的核心命题之一，真核生物的起源始终备受科学界关注，阿斯加德古菌的发现为这一问题的研究注入了新的活力。而DNA复制机器作为连接古菌与真核生物的关键分子证据，其中引发酶（由催化亚基PriS和非催化亚基PriL组成）的演化历程更是解开这一谜团的重要钥匙。团队发现阿斯加德古菌的引发酶可明确划分为两个演化分支：海姆达尔群（Heimdall group）和洛基群（Loki group）（图1）。其中，海姆达尔群引发酶与真核生物引发酶具有更显著的相似性，而洛基群则更接近其它非阿斯加德古菌的引发酶。这一分类为追溯真核生物引发酶的起源提供了清晰的框架。结构分析揭示海姆达尔群PriL亚基的C端包含三个连续的α-螺旋，可稳定铁硫簇，这一结构与真核生物PriL高度一致，而洛基群及其他古菌均无此特征。

同时研究团队成功在大肠杆菌中异源表达并纯化了来自深海热液沉积物古菌Candidatus Gerdarchaeota B18_G1（海姆达尔群代表）的引发酶。生化实验表明，该引发酶具有独特的双重特性：一方面，它在底物和二价离子偏好性上具有显著的古菌引发酶特征；另一方面，它合成的引物长度仅为5-9 nt，这一短引物特征是真核生物引发酶的典型标志，而其它古菌引发酶通常合成更长的引物。研究还发现了一个区分古菌与真核生物引发酶的关键基序，突变实验显示，该基序首个氨基酸残基的变异会显著影响酶的热稳定性和催化活性，其中向真核生物方向的突变使酶的热稳定性降低约10℃，这与真核生物祖先从高温环境向中低温环境适应的演化趋势相符。

图1. 古菌-真核生物引发酶的系统发育学分析

该工作通过整合系统发育、结构生物学和生物化学分析，清晰勾勒出引发酶从阿斯加德古菌到真核生物的演化轨迹：海姆达尔群古菌的引发酶在结构上获得了真核生物特征结构域，在功能上形成了短引物合成机制，成为连接古菌与真核生物的关键演化中间体。

该研究得到了国家自然科学基金、深圳市医学研究专项资金、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）PI项目和深圳大学2035追求卓越研究计划等多项基金支持。

原文链接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaf330