生命起源的缺失环节

2019-08-14 08:43:32

  报道:本周发表在《自然》(Nature)的一项新研究中,来自瑞典乌普萨拉大学的一个研究小组,发现了一种新的微生物,是复杂生命进化过程中所缺少的一环。这项研究,对于“数十亿年前,构成植物、真菌以及动物和人类的复杂细胞类型,是如何从简单的微生物进化而来的”提供了新的认识。延伸阅读:PNAS:动物起源理论受到挑战。

  细胞是地球上所有生命的基本构建块。然而,细菌和其他微生物的细胞小而简单,而所有可见的生命,包括我们人类,一般是由大的、复杂的细胞类型构成。这些复杂细胞类型的起源一直是科学界的一个谜,但是现在,来自乌普萨拉大学的研究人员,发现了一组新的微生物,代表着从简单细胞到复杂细胞的进化过渡中所缺失的一环。

  在上世纪70年代,著名生物学家CarlWoese发现了一组全新的微生物——古细菌,并发现,这些微生物代表生命之树的一个分支,当时这一发现震惊了整个科学界。尽管古细菌的细胞,像细菌那样简单和微小,但是研究人员发现,古细菌与复杂细胞类型构成的生物——统称为“真核细胞”,更加密切相关。这一观察已经困扰了科学家们几十年:真核生物的复杂细胞类型是如何从古细菌的简单细胞演化而来?

  在这项研究中,来自瑞典乌普萨拉大学的研究人员,与卑尔根(挪威)和维也纳(奥地利)高校的研究人员合作,报道了一组新发现的古细菌——Lokiarchaeota(简称Loki),并确定它是真核细胞起源中缺失的一环。

  乌普萨拉大学细胞和分子生物学系的ThijsEttema带领了这项研究,他指出:“真核细胞起源这个难题是极其复杂的,许多线索仍然的缺失的。我们希望,Loki将揭示这个谜题的更多线索,但是当我们得到第一个结果时,我们无法相信自己的眼睛。数据看起来很壮观。”

  ThijsEttema说:“通过研究它的基因组,我们发现,Loki代表着构成微生物的简单细胞和真核生物的复杂细胞类型之间的一个中间类型。”当Loki被放置在生命树中时,这个想法被证实。

  乌普萨拉大学参与这项研究的一位资深科学家称:“在我们的分析中,Loki与真核生物被强有力地聚到了一起。”

  本文共同第一作者、乌普萨拉大学细胞与分子生物学系研究人员AnjaSpang说:“此外,我们发现,Loki与真核生物共有许多基因,从而表明细胞复杂性出现在真核生物进化的一个早期阶段。”

  名字Lokiarchaeota来源于靠近其发现地Loki'sCastle的恶劣环境,位于格陵兰岛和挪威之间2352米深的大洋中脊的一个热液喷口系统。

  挪威卑尔根大学的SteffenJ?rgensen参与了Loki的取样工作,他指出:“热液喷口是位于海底的火山系统。在那里Loki受火山活动的影响很大,但实际上温度相当的低。”

  本文共同第一作者、乌普萨拉大学细胞与分子生物学系研究人员JimmySaw说:“极端环境通常包含许多未知的微生物,我们称之为微生物暗物质。”

  通过用新的基因组学技术探索微生物的暗物质,ThijsEttema和他的团队希望找到关于复杂细胞进化的更多线索。

  ThijsEttema说:“在某种程度上,我们才刚刚开始。还有很多有待于发现的东西,我相信,在不久的将来,我们将必须更经常修改我们的生物学教科书。”

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