古生菌 20世纪70年代，卡尔·乌斯(Car1 Woese)博士率先研究了原核生物的进 化关系。他没有按常规靠细菌的形态和生物化学特性来研究，而是常分析由DA 序列决定的另一类核酸-一核糖核酸(RA)的序列分析来确定这些微生物的亲缘 关系。我们知道，DA是通过指导蛋白质合成来表达它决定某个生物个体遗传特 征的，其中必须通过一个形成相应RNA的过程。并且蛋白质的合成必须在一种叫 做核糖核蛋白体的结构上进行。因此细胞中最重要的成分是核糖核蛋白体，它是 细胞中一种大而复杂的分子，它的功能是把DA的信息转变成化学产物。核糖核 蛋白体的主要成分是RNA,RNA和DNA分子非常相似，组成它的分子也有自己的 字列 由于核糖核蛋白体对生物表达功能是如此重要，所以它不会轻易发生改变， 因为核糖核蛋白体序列中的任何改变都可能使核糖核蛋白体不能行使它为细胞 构建新的蛋白质的职责，那么这个生物个体就不可能存在。因此我们可以说，核 糖核蛋白体是十分保守的，它在数亿万年中都尽可能维持稳定，没有什么改变， 即使改变也是十分缓慢而且非常谨慎。这种缓慢的分子进化速率使核糖核蛋白体 A的序列成为一个破译细菌进化之谜的材料。乌斯通过比较许多细菌、动物、 植物中核糖核蛋白体的RA序列，根据它们的相似程度排出了这些生物的亲缘关 系。 乌斯和他的同事们研究细菌的核糖核蛋白体中RA序列时，发现并不是所有 的微小生物都是亲戚。他们发现原来我们以为同是细菌的大肠杆茵和能产生甲烷 的微生物在亲缘关系上竞是那么不相干。它们的A序列和一般细菌的差别一点 也不比与鱼或花的差别小。产甲烷的微生物在微生物世界是个异类，因为它们会 被氧气杀死，会产生一些在其它生物中找不到的酶类，因此他们把产生甲烷的这 类微生物称为第三类生物。后来又发现还有一些核糖核蛋白体RM序列和产甲烷 菌相似的微生物，这些微生物能够在盐里生长，或者可以在接近沸腾的温泉中生 长。而我们知道，早期的地球大气中没有氧气，而含有大量氨气和甲烷，可能还 非常热。在这样的条件下植物和动物无法生存，对这些微生物却非常合适。在这 种异常地球条件下，只有这些奇异的生物可以存活，进化并在早期地球上占统治 地位，这些微生物很可能就是地球上最古老的生命
因此，乌斯把这类第三生物定名为古生菌(Archaea),成为和细菌域、真 核生物域并驾齐驱的三大类生物之一。他们开始还没有如此大胆，只是称为古细 菌(Archaebacteria),后来他们感到这个名词很可能使人误解是一般细茵的同 类，显不出它们的独特性，所以干脆把“bacteria”后缀去掉了。这就是古生菌 一词的来由。 形态结构 古生菌微小，一般小于1微米，虽然在高倍光学显微镜下可以看到它们， 但最大的也只像肉眼看到的芝麻那么大。不过用电子显微镜能够让我们区分它们 的形态。虽然它们很小，但是它们的形态形形色色。有的像细菌那样为球形、杆 状，但也有叶片状或块状。特别奇怪的是，古生菌有呈三角形或不规则形状的， 还有方形的，像几张连在一起的邮票。 有的古生菌有鞭毛，例如詹氏甲烷球菌(Methanococcus janaschii)在细胞的 一端生有多条鞭毛。鞭毛是一种像头发一样的细胞附属器宫，它的功能是使细胞 能够运动。 古生菌是原核生物，像细菌一样，没有核膜，它们的DA也以环状形式存在。不 过，它的tRNA分子（转运RNM)有些不同于其它生物的特征。转运RNA分子是 一种相对比较小的核糖核酸分子，它对解读DA的遗传密码、合成蛋白质至关重 要。细菌、动物、植物、真菌的转移NA的结构特征是相同的，但是古生菌的 tA分子的结构却很特别，所以要区分古生菌和细菌，搞清楚这种分子的结构 有关键性的意义。古生菌的转运RNA的许多特征更近似真核生物的，倒不太像细 菌的。同样，古生菌的核糖核蛋白体的许多特征也更像高等真核生物如动物和植 物的，例如细菌的核糖核蛋白体对某些化学抑制剂敏感，而古生菌和真核生物却 对这些抑制剂无动于衷。这使我们觉得古生菌和真核生物的亲缘关系更近