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

  • 小年到 年味浓

  • 他们,焐热城市的寒夜

独家策划

推荐阅读
工业和信息化部等五部门近日印发《关于加强信息通信业能力建设支撑低空基础设施发展的实施意见》。加强监管能力体系建设,规划无人机专用号段,推动“一机一码一号”能力建设,探索标识解析在无人机领域的应用,形成无人机通信资源精细化管理。
2026-02-11 09:25
全球森林逐渐被快生树木主导,而稳定生态系统的慢生树种正在消失。“我们关注的是极为独特的物种,它们主要集中在生物多样性丰富、生态系统联系紧密的热带和亚热带地区。“此外,在现在和未来受到干扰的地区,非本地物种可能会加剧对光、水和养分的竞争,从而使本地树木更难生存。
2026-02-11 09:32
中国科学院动物研究所研究员王红梅带领的“灵长类胚胎发育的规律解析与体外模拟团队”,用27年的接力攻坚,把灵长类早期胚胎发育这个看不见、摸不着的“黑匣子”,变成了清晰可见的“生命剧本”。
2026-02-11 09:32
截至1月28日,“横竖都是世界第一”的贵州花江峡谷大桥累计接待游客突破130万人次,通行车辆超20万辆次,持续为区域发展注入新动能。大桥带来的发展溢出效应令人瞩目,而深入大桥肌理探查,你会发现,支撑起这座庞然大物的每根细钢丝,全部都是“中国造”。
2026-02-11 09:31
针对常见的饮食误区,杨爱明特别提醒,不建议采用“不吃主食”或“用水果代替主食”的方法来控制体重。对于肠胃功能较弱的人群,应避免过冷、过烫、过辣、过咸食物的刺激,切忌暴饮暴食,并尽量保持规律的进餐时间,以防加重原有胃肠问题。
2026-02-11 09:24
近日,市场监管总局(国家标准委)批准发布《中医体质分类与判定》推荐性国家标准。
2026-02-10 09:44
聚集相关企业300余家,机器人产业链规模超百亿元……北京亦庄,为何扎堆这么多机器人企业?
2026-02-10 09:42
“十四五”时期,我国全社会研发经费投入年均增长10%,研发经费投入强度提高0.44个百分点。
2026-02-10 09:41
日前,我科研团队在国际学术期刊《科学》发表论文《多尺度泛基因组图谱赋能混合倍性甘蔗的基因组解析》,为甘蔗高产优质育种提供了全新“基因资源地图”与核心分析工具。
2026-02-10 09:34
日前,南海区域海-气双向耦合智能大模型“飞鱼-1.0”在广东广州正式发布。“
2026-02-10 09:33
蓝天、绿林、碧水、清波……冬日的广东东莞松山湖科学城,温暖、惬意。
2026-02-09 10:00
这声呼唤,穿越漫长岁月,凝结着人类对这位地球近邻永恒的好奇与梦想。而今,随着新一轮探月热潮在全球兴起,这句“去月球”已不再仅仅是浪漫的诗意表达,更成为科技前沿竞相追逐、国家实力与创新精神交汇的生动实践。
2026-02-09 09:57
特种机器人技术与数智系统创新团队成员张平点击一键启动指令后,雷达驱动、定位算法、规划与控制算法等模块被加载。在系统支持下,无人机能够精准定位、自主导航与实时避障,像一位不知疲倦的巡检员。
2026-02-09 09:53
深耕西南高原山区二十余载,于富强与真菌为伴,在种质资源保护与产业富民之间架起桥梁,把论文写进泥土中,把科研做进农户的大棚里。3年间,于富强往返昆明与水城数十趟,硬是帮着水城从零起步,建成了食用菌研究所、日产50万袋的菌种厂和鲜菇冷链物流集散中心。
2026-02-09 09:53
研究团队将这一环境效应与黑洞双星轨道偏心率的演化同时纳入统一模型,并将理论预测与北美纳赫兹引力波天文台合作组15年的观测数据进行对比分析。陈一帆表示,尽管当前的不确定性仍然较大,但该研究已经表明,引力波观测开始携带关于星系中心环境的可测信息。
2026-02-09 09:53
近日,国家管网集团西部管道公司成功完成所辖新疆段天然气、原油、成品油管道输送全生命周期碳足迹核算,获得中国质量认证中心颁发的“产品碳足迹证书”。
2026-02-06 09:18
近日,中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队研发出新型植物基因研究工具——对目标DNA序列的邻近空间蛋白标记系统。
2026-02-06 09:38
因为像了解自己的孩子一样了解黑土地,韩晓增有个外号——“黑土地的营养搭配师”。他带领团队精心配制出一套营养搭配的“秘方”。
2026-02-06 09:33
蚊种与病毒之间存在高度匹配关系。1901年,公共卫生与热带医学领域先驱沃尔特·里德证明,蚊子是传播黄热病的元凶。科学界传统观点认为,病毒以颗粒形式在蚊子体内传播,却始终不知道真正的“病毒受体”是什么。
2026-02-06 09:31
科技创新和产业创新的深度融合,不仅是构建现代化产业体系的战略举措,更是贯彻新发展理念、推动高质量发展、加快构建新发展格局的重要抓手。
2026-02-06 09:13
加载更多