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

  • 基层一线党旗红丨党员在抗洪救灾一线

  • 辽宁遭遇强降雨 多地转移安置群众

独家策划

推荐阅读
延东煤层气田位于延长县和宜川县境内,是陕西省属企业探明的首个大型深层煤层气田,埋深超2000米,属典型的“自生自储”型深层煤层气藏。
2026-07-15 09:15
中国科学院院士、北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队发布了其首创的“化学重编程干细胞”技术的自主实验室应用——智能细胞化学重编程和克隆筛选平台。
2026-07-15 09:15
登记面积达37.7万平方公里,绿水青山有了自己的“户口本”。在生态产品价值实现机制方面,探索建立资源权益指标市场化交易机制、生态保护红线内建设用地腾退指标交易激励机制,实现成本共担、生态效益共享。
2026-07-15 09:14
对于我们抢占科技和产业制高点、牢牢把握发展主动权具有重要意义。发展未来产业,前瞻布局管方向、管长远、管全局,梯度培育管路径、管方法、管落实。
2026-07-15 09:14
在美丽乡村建设过程中,推广绿色生产技术、防治农业面源污染等工作的开展,都离不开专业人才
2026-07-15 09:13
国家气候中心预测,今年主汛期我国气候状况总体偏差,极端天气气候事件偏多,东部地区涝重于旱,有南北两条多雨带,其中北方多雨带位于东北地区、内蒙古东北部、华北、华东北部等地。
2026-07-14 10:27
当前,我国传统产业正向着智能化、绿色化、融合化方向转型,这一过程迫切需要青年技能人才的加入。
2026-07-14 10:23
以生态环境高水平保护支撑经济社会高质量发展,须以绿色化引领数字化,以数字化赋能绿色化。
2026-07-14 10:20
据中国载人航天工程办公室消息,13日,将执行嫦娥七号任务的长征五号遥十四运载火箭安全运抵文昌航天发射场。后续,该火箭将与先期运抵的嫦娥七号探测器一起开展发射场区总装和测试工作。
2026-07-14 09:23
2025年,中国汽车取得了三个“全球第一”:汽车产销全球第一,新能源汽车产销全球第一,汽车出口全球第一——中国汽车,已然领跑全球。
2026-07-14 09:22
“数”“绿”深度融合,推动形成具有良好辐射效应的绿色数字产业集群,实现规模效率变革。“数”“绿”深度融合,提高各创新要素和资源的投入产出比,实现全要素生产率变革。
2026-07-14 09:22
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
广东深圳海滨中学篮球场上,一名青年在运动中突然倒地昏迷,出现心脏骤停,在场的师生迅速使用AED(自动体外除颤器)对青年实施心肺复苏,挽救了青年的生命。
2026-07-13 10:01
习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出,“要站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。生态环境法典将“人与自然和谐共生”从政治宣示转化为法律语言,从价值理念转化为制度规范。
2026-07-13 09:43
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
加载更多