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发布日期：2024-09-15 作者：开云
所有生物共有的最后一个先人是一种糊口在42亿年前的微生物，其基因组相当重大，编码约2600种卵白质，以氢气和二氧化碳为食，并具有一个抵抗病毒入侵的根基免疫系统。
一种可能在初期地球浅水区繁衍生息的复杂微生物，多是今天所有生命的最后一个配合先人。图片来历：MARK GARLICK/SCIENCE SOURCE
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这是7月12日颁发在《天然-生态与进化》的一项新研究的结论。该研究比力了700种分歧现代微生物的基因组，以寻觅共性，从而肯定哪些特点是起首呈现的。虽然该研究没有揭露生命是若何最先的，但它注解，在地球构成后的几亿年里，一种与现代微生物类似的复杂细胞生物进化了出来。
“我很是兴奋。”美国威斯康星年夜学麦迪逊分校的进化生物学家Betül Ka?ar说，“这是一个周全的阐发，也是一个很好的例子。”
这其实不是科学家第一次试图勾画出所有物种在分化之前的最后一个配合先人（LUCA）的身份。例如，2016年，由德国杜塞尔多夫年夜学的进化生物学家William Martin带领的研究比力了已知的微生物基因组，供给了迄今为止最使人佩服的遗传证据，注解LUCA多是一种厌氧菌，发展在现今年夜大都细胞所需的缺氧情况中。Martin的基因阐发还发现了证据，注解它是一种以氢气为食的嗜热微生物，可能糊口在海底火山口四周。
Martin团队在2016年的研究中没有试图给出LUCA 的日期，但其他研究将LUCA 的存在时候定在38亿年前。对新的LUCA研究，英国布里斯托尔年夜学的基因组学专家Edmund Moody开辟了一种方式，旨在更切确猜测LUCA存在的时候。
一种常见的方式依靠在微生物物种中分歧但已知的基因突变率，和它们之间基因转移的速度，从而缔造一种份子钟。经由过程构建家谱，找出哪些生物多是从其他生物进化而来的，并追踪守旧基因的遗传转变，研究人员可以年夜致估量出两个相邻分支的分化时候，从而肯定它们配合先人的春秋。
Moody和同事进一步研究了在多种细菌和古细菌中发现的5组“平行”或反复的基因，注解这类加倍产生在LUCA割裂成这些儿女之前。Moody说，追踪一个突变是产生在这些基因的两个拷贝上，仍是只产生在一个拷贝上，可以更轻易地肯定它们复制的时候，从而肯定LUCA的春秋。
他们的阐发注解，LUCA糊口在年夜约42亿年前。没有介入这项研究的美国卡尔顿学院的进化微生物学家Rika Anderson说：“这可能比其他估量要早一点，但其实不多。”
为了像Moody一样摸索LUCA的糊口体例，Moody的研究小组追踪了350种细菌和350种古细菌的57个“标识表记标帜”基因，以构建一棵生命之树。Moody团队别离追踪了这些细菌和古生菌中所有可用基因的个别基因和基因家族的进化模式，这些基因被编目在一个经常使用的基因组数据库中。经由过程比力个别基因与物种基因的进化史，他们可以更好地肯定哪些基因被复制、丢掉或履历了程度基因转移。由此，他们可以揣度出LUCA中存在的物资。
正如Martin所发现的那样，英国研究小组的阐发注解，LUCA以二氧化碳和氢气为燃料。但他们也发现了证据，注解LUCA有一种基因可以庇护它免受紫外线的危险，这注解这类微生物可能糊口在地表水中，在那边它可以从年夜气中捕捉二氧化碳和氢气，而不是糊口在深海火山口。虽然如斯，像Martin一样，他们发现了一种被称为逆转录酶的酶的特点，这类酶凡是存在在嗜热菌中，他们认可这意味着LUCA也可能在这些喷口四周滋生。
Moody还发现，LUCA可能有19个CRISPR-Cas9基因，这是现代细菌用来切割病毒入侵者遗传物资的装配。这让Ka?ar兴奋不已，由于它暗示了好久之前一个由微生物和病原体构成的繁华生态系统。Anderson一样布满热忱，他指出CRISPR-Cas9系统“有点复杂”。这意味着在短短数亿年内，初期生命就进化出了复杂的微生物，这些微生物彼此感化敏捷构成了一个简单的生态系统。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-024-02461-1
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