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

  • 第48届世界技能大赛志愿者宣誓上岗

  • 第三届上海国际光影节开幕

独家策划

推荐阅读
学术专著《医学传播学通论》由上海科技教育出版社正式出版。
2026-09-18 20:52
近期,我国北方多地进入秋季花粉高峰期。秋季致敏花粉主要来自蒿属、葎草属、豚草属、藜科、苋科等草本植物。这些植物的花并不显眼,却能产生数量庞大的花粉。
2026-09-18 10:20
一个月球上新形成的陨石坑,让研究人员有机会了解这颗离我们最近的天体的复杂地质构造。该陨石坑由发生在2024年的一次小行星撞击形成,直径约为222米,是迄今人们亲眼观测到形成过程的最大陨石坑。
2026-09-18 10:24
近日,依托中国天眼(FAST)探测数据,中国科学院国家天文台研究员韩金林领衔的FAST银道面脉冲星巡天团队发现一个轨道周期极短、目前已知总质量最轻的双中子星系统。
2026-09-18 10:23
9月17日,海南首台“华龙一号”核电机组——华能昌江核电二期项目3号机组正式投产商运。
2026-09-18 10:18
近日,农业农村部印发《全国种植业发展“十五五”规划》,明确到2030年,我国粮食综合生产能力稳步提升,守牢谷物基本自给、口粮绝对安全底线。
2026-09-18 10:17
揭秘极限制造背后的“宁德品质”
2026-09-17 11:48
在中国工程院院士张献龙带领下,华中农业大学教授王茂军课题组发现“三维基因组结构是传统DNA序列变异之外可供作物改良利用的新型靶标”,并在此基础上破译了棉花遗传的“空间折叠密码”,为拓展现有栽培棉的遗传多样性提供了新方向。
2026-09-17 09:41
近日,陈松林团队成功构建全球首个海洋硬骨鱼类综合功能与进化基因组数据库MFDB,首次系统整合了来自85种海洋硬骨鱼的89个染色体水平基因组数据。
2026-09-17 09:42
恰逢铜基高温超导发现40周年之际,复旦大学教授张远波、阮威团队与中国科学院院士、中国科学技术大学教授陈仙辉团队合作,成功制备出只含一个铜氧面的铜基高温超导体。
2026-09-17 09:40
依托中国天眼FAST超高探测灵敏度,国家天文台韩金林研究员领衔的FAST银道面脉冲星巡天团队取得重要发现,捕获一颗处于紧致轨道的双中子星系统PSRJ1856-0039。
2026-09-17 09:35
地学界认为,这种全球尺度的巨变,很可能归因于超大陆旋回。但是,是否真的存在超大陆?近日,中国地质科学院地质研究所王涛团队发表成果,证实了超大陆的存在,并将其命名为“大冈瓦纳”。
2026-09-17 09:37
日前,西湖大学未来产业研究中心周南嘉、姚远联合西湖大学医学院陶亮团队,设计出全新材料与3D打印机制,解锁了植入式全水凝胶生物电子器件。
2026-09-17 09:32
据了解,该隧道盾构段长约2.9公里,采用双洞双层结构设计。如此“大块头”的装备,推进系统配置了液压浮动支撑装置,同时还配备了高精度导向系统与管片选型系统,共同保障盾构机轻巧拐弯。
2026-09-16 10:38
当前,一场以可再生能源替代化石能源、以电动汽车替代燃油车为核心的能源革命正席卷全球。车网互动的本质,是将电动汽车从单纯的“负荷”转化为兼具“负荷”与“电源”双重属性的移动储能单元。
2026-09-16 10:38
从持续性看,这些劣质、虚假或错误的信息,不只占据当下受众的注意力,还会变成AI训练的语料,形成自我循环。使清朗网络空间成为可感可及的常态,还要立足于人机协同,同步提升全社会的信息素养和核查效率。
2026-09-16 10:37
近日,南方科技大学地球与空间科学系副教授范斯腾与合作者在火星大气环流及物质输运研究方面取得重要进展。火星上的物质输运通常主要沿着平均环流进行,这与地球根本不同,后者的大气输运主要受涡流主导。
2026-09-16 10:39
艺术家描绘了星团潮汐尾上的脉冲星和接力观测的三组望远镜。此后,随着星团内部动力学演化和银河系潮汐作用持续改变成员轨道,一部分中子星会逐渐进入潮汐尾,最终脱离星团。近一个世纪后,星团潮汐尾上的这颗脉冲星,使巴德开启的两条科学线索在一个具体天体上交汇。
2026-09-16 10:39
今年入夏以来,西北太平洋与南海海域的台风仿佛开启了“流水线”模式,接连生成、登陆,引发社会广泛关注。
2026-09-15 09:35
气候变化可能进一步改变全球极端降雨、洪水和季风过程,短期水文事件对陆地塑料向河流和海洋输送的影响也可能随之变化。厘清这种“脉冲式”污染输送机制,有助于提高全球海洋塑料污染预测的准确性,并为更具针对性的塑料污染治理提供科学依据。
2026-09-15 09:27
加载更多