点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:生物最后共同祖先生活在42亿年前
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

生物最后共同祖先生活在42亿年前

来源:中国科学报2024-07-16 10:04

  地球上所有生物的最后一个共同祖先是一种生活在42亿年前的微生物,其基因组相当庞大,编码了约2600种蛋白质。它以氢气和二氧化碳为食,并拥有抵御病毒入侵的基本免疫系统。

  这是7月12日发表于《自然-生态与进化》的一项新研究的结论。该研究比较了700种现代微生物的基因组,以寻找共性,确定哪些特征是最先出现的。尽管该研究没有揭示生命是如何开始的,但它表明,在地球形成几亿年后,一种与现代微生物相似的复杂细胞生物进化出来了。

  “我非常兴奋。”美国威斯康星大学麦迪逊分校进化生物学家Betl Kacar说,“这是一个全面的分析,也是一个很好的例子。”

  这并不是科学家第一次试图勾勒出所有物种在分化之前的最后一个共同祖先(LUCA)。例如,2016年,由德国杜塞尔多夫大学进化生物学家William Martin领导的研究比较了已知微生物基因组,提供了迄今最令人信服的遗传证据,表明LUCA可能是一种厌氧菌。Martin的基因分析还发现了证据,表明它是一种以氢气为食的嗜热微生物,可能生活在海底火山口附近。

  Martin团队在2016年的研究中没有给出LUCA的具体时间,但其他研究将LUCA的存在时间定位在38亿年前。在新的研究中,英国布里斯托大学基因组学专家Edmund Moody开发了一种能更精确预测LUCA存在时间的方法。

  利用微生物物种中不同但已知的基因突变率,以及物种间基因转移的速度,能够创建一种分子钟。通过构建家谱,找出哪些生物可能是从其他生物进化而来的,并追踪保守基因的遗传变化,研究人员可以大致估计出两个相邻分支的分化时间,从而确定它们共同祖先的“年龄”。

  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”或重复的基因,它们意味着,在LUCA分裂出这些后代之前,基因倍增就发生了。Moody说,追踪一个突变是发生在这些基因的两个拷贝上,还是只发生在一个拷贝上,可以更容易确定它们复制的时间,从而确定LUCA的“年龄”。

  他们的分析表明,LUCA生活在大约42亿年前。没有参与这项研究的美国卡尔顿学院进化微生物学家Rika Anderson说:“这可能比其他的估计要早一点,但相差不大。”

  为了像Martin一样探索LUCA的生活方式,Moody研究小组追踪了350种细菌和350种古细菌的57个“标记”基因,以构建一棵生命树。Moody团队分别追踪了这些细菌和古生菌的个体基因和基因家族的进化模式,这些基因被编目在一个常用的基因组数据库中。通过比较的个体基因与物种基因的进化史,他们可以更好地确定哪些基因被复制、丢失或经历了水平基因转移。由此,他们可以推断出LUCA中存在的物质。

  英国科学家的分析表明,LUCA以二氧化碳和氢气为“燃料”。但他们还发现证据,表明LUCA有一种基因可以保护它免受紫外线的伤害,意味着这种微生物可能生活在地表水中——在那里它可以从大气中捕获二氧化碳和氢气,而不是生活在深海火山口。但同Martin一样,他们发现了一种被称为逆转录酶的酶的特征,这种酶通常存在于嗜热菌中,他们承认这意味着LUCA也可能在火山口周围繁殖。

  Moody还发现,LUCA可能有19个CRISPR-Cas9基因,这是现代细菌用来切割入侵病毒遗传物质的装置。这让Kacar兴奋不已,因为它暗示了很久以前存在的一个由微生物和病原体组成的繁荣生态系统。Anderson指出,CRISPR-Cas9系统“有点复杂”。这意味着在短短数亿年内,地球早期生命就进化出了复杂的微生物,这些微生物相互作用,迅速形成了一个简单的生态系统。(李木子)

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 无人区里的“生灵守护”

  • 走进这座馆,读懂创新中国的脉动

独家策划

推荐阅读
石墨烯,单层碳原子排成的蜂窝薄膜,薄到极致。但把它一层层摞起来时,层与层之间如何错位——用专业术语叫作堆垛方式——会彻底改写材料的“脾气”。
2026-08-04 03:05
中国石化重庆川维化工公司5万吨/年特种聚乙烯醇(PVA)树脂装置日前顺利一次开车成功并产出合格产品,首批货品已发往欧洲。至此,川维化工PVA总产能达21万吨/年,跃居全球单一工厂中最大的高端PVA生产基地。
2026-08-04 03:05
菱方堆垛的石墨烯有一个天然“超能力”:电子彼此间的相互作用强,集体表现出超导、磁性等奇特行为。这在物理学上叫“强电子关联”——电子不再是各自乱跑的粒子,而是有着充分沟通的步调一致的集体,像一支训练有素的“乐队”。
2026-08-04 03:05
今年上半年,人工智能领域一系列标志性成果密集落地。在技术、应用、生态、治理的协力牵引下,人工智能产业迸发出前所未有的发展活力,赋能实体经济的成效持续凸显。
2026-08-04 09:31
近日,由人力资源社会保障部、安徽省人民政府共同主办的“创赢未来”创业大赛(以下简称“大赛”)全国赛在安徽合肥圆满收官。在大赛同步举办的创业安徽成果展区,一瓶瓶单原子农药整齐陈列,它们同样是“人工智能+创业”的杰作。
2026-08-04 09:31
日前,华中科技大学同济医学院基础医学院郭峥教授团队首次证明:干细胞能够通过表观遗传机制“记忆”自身的分裂次数,像精密仪器般严格遵循着“8+1”的分裂计数规律。
2026-08-03 03:15
伴随着一阵嗡鸣声,国姓岙码头,满载饵料的农业无人机腾空而起,飞向远处的大黄鱼养殖基地。“引入农业无人机后,作业效率提升3倍以上,每年每个网箱预计可节约管理成本约5000元。
2026-08-03 09:16
中国气象局总工程师潘进军表示,中国气象智能预警方案“妈祖”,正发展为面向发展中国家的共享型、可定制、可持续的国际公共产品。
2026-08-03 09:15
碳计量是实现“双碳”目标的基础性工作,是科学核算碳储量、规范碳汇交易、推动生态产品价值实现的关键支撑。
2026-08-03 09:15
提高科技创新投入效能的关键,在于改革科研经费管理和评价机制。科技创新投入效能的提高,是关乎国家创新体系整体效能的系统工程。
2026-08-03 09:14
量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。近年来,一批量子科技成果走向实践,展现出巨大的应用潜力。
2026-08-03 09:12
7月30日,国家能源局发展规划司副司长邢翼腾在新闻发布会上表示,上半年,国内油气供应总体平稳有序,电力供应保障基础进一步夯实,全国发电装机容量突破40亿千瓦,规模远超世界其他主要经济体。
2026-07-31 03:20
夏日贵阳,清风送爽,“中国数谷”又要迎来一场数字经济领域的年度盛会。8月28日至30日,2026中国国际大数据产业博览会将在此举办,目前各项筹备工作已进入全面冲刺阶段。
2026-07-31 03:40
“十五五”规划纲要围绕“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”作出专篇部署,明确提出“推动科技创新和产业创新深度融合”。
2026-07-31 03:40
“十五五”开局,第一个经济半年报发布,以高端制造、数智经济、现代服务为代表的新动能对经济增长的贡献超过40%。其中释放出鲜明信号,科技创新正加速赋能经济高质量发展。
2026-07-31 03:40
前不久,2026世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议在上海召开,多款智能助残设备集中亮相,生动展现了科技普惠特殊群体的温暖力量。
2026-07-31 03:40
近日,2026年亚太经合组织(APEC)数字和人工智能部长会议在四川成都举行,各种前沿科技产品集中亮相,“智能范儿”十足,吸引了中外观众纷纷驻足体验、拍手称赞。
2026-07-30 03:00
珠江口东岸,潮生不息,长风浩荡。前海石静立海边,近处草木葱茏,远处楼宇拔节。十多年前,这里还是一片滩涂;今天,一座现代化国际化滨海新城拔地而起。
2026-07-30 02:10
近日,中国长征十号乙运载火箭成功首飞,并实现全球首次网系回收。这一突破,不仅验证了重复使用火箭的关键技术,也为未来大幅降低卫星等航天器的发射成本打下了基础。
2026-07-30 03:00
“古籍虫蛀霉变触目惊心,传统修复周期漫长——能不能用AI让古籍校勘更快一些?”这是河北东方学院2022级文物与博物馆学专业学生罗钰姿在一次专业课上萌生的念头。
2026-07-30 02:20
加载更多