単細胞だった生命の祖先が、複雑な生物へと進化する第一歩を踏む際に、これまで考えられていたよりもはるかに高度な分子ツールセットを持っていたとする新たな研究結果が Nature Microbiology に発表されました。この発見は、人間の細胞を含むすべての多細胞生物（真核生物）が、単なる単純な原核生物のような祖先から進化したという従来の仮説を覆すものです。 研究者らは、人間や真菌などの真核生物と、深海堆積物から発見された十数年前のアスガルド古細菌という単細胞生物が、共通の祖先を共有する遠い親戚であることを利用しました。約 20 億年かけて DNA 配列が大きく変化してしまったため、遺伝情報だけでは類似性が限定的に見えていました。そこで、Wageningen University のティス・エッテマ教授らは、DNA よりも進化が遅く変化しやすい「タンパク質の立体構造」に注目しました。 AI ツールである AlphaFold を活用し、400 種類以上のアスガルド古細菌から採取した 3 万 5,000 種以上のタンパク質の構造を解析した結果、驚くべき事実が明らかになりました。これまで真核生物にのみ存在すると考えられていた約 1,300 種のタンパク質が、アスガルド古細菌にも存在することが分かったのです。これらは細胞内の輸送や記憶、そして細胞小器官の形成に関わるタンパク質であり、単細胞の祖先がすでに真核生物に特化した複雑なシステムを備えていたことを示唆しています。 さらに、培養が非常に困難だったアスガルド古細菌の顕微鏡観察でも、細胞内の小胞や、真核生物の細胞小器官を思わせる膜構造を持つ種が確認されています。また、酸素のない環境だけでなく、酸素が豊富な環境でも生存し、酸素を呼吸に利用する遺伝子を持つ種も発見され、進化の過程で酸素耐性を獲得した可能性も示されました。 10 年前にアスガルド古細菌が発見された際は、データが少なく確かな証拠は得られませんでした。しかし、直近 10 年での DNA シーケンシング技術と AI によるタンパク質構造予測の劇的な進歩が、この長い疑問を解く鍵となりました。過去の祖先がどのような姿をしていたか、また当時これらのタンパク質が現在の機能と同じ役割を果たしていたかは依然として未解明ですが、彼らが現代の複雑な細胞へと発展する可能性を既に持っていたことは確実視されています。