研究表明,23.3亿年前地球上就有复杂的生命

   日期:2020-06-21     浏览:39    评论:0    
核心提示:研究表明,23.3亿年前地球上就有复杂的生命Jennifer Chu,麻省理工学院麻省理工学院的地球科学家发现了真核生物——由动物、植物

研究表明,23.3亿年前地球上就有复杂的生命
Jennifer Chu,麻省理工学院

麻省理工学院的地球科学家发现了真核生物——由动物、植物和原生生物组成的生命领域——早在23.3亿年前就出现在地球上的证据,就在氧成为大气层永久固定元素的时候。学分:麻省理工学院
一项对现代生物进行的详尽的基因分析揭示了关于地球上最早的复杂生命形式的新见解。


麻省理工学院的地球科学家今天在《自然》杂志上报道了这一发现,它表明,早在23.3亿年前,由动物、植物和原生生物组成的真核生物就已经存在于地球上,也就是在氧成为大气中永久固定元素的时候。

这一古代生命的新时间标志明显早于化石记录中发现的最早真核生物迹象——距今15.6亿年的宏观化石,科学家普遍认为这是多细胞类藻类生物的遗骸。

麻省理工学院的研究人员并不是通过检查岩石化石证据,而是通过一种名为“分子时钟分析”的技术得出他们的估计。这种方法包括首先筛选DNA数据库,以追踪数百个现代物种特定基因序列的进化。然后,利用从动物和植物亲缘化石中提取的年龄,这些序列可以在时间上与这些序列在祖先真核生物中表达的最早时间点联系起来。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)的地球生物学教授Roger传唤说:“我们再次证明了使用现代DNA来洞察早期生命的可行性。”“我们没有关于早期生命的具体记录。我们有一些经常有争议的微生物化石和一些地球化学信号,但这不足以重建一个有信息的生命历史。我们想说的是,你可以看看今天地球上发生了什么,你可以告诉我们一些关于这些生物的祖先在做什么的重要信息。”

该分析由传唤和主要作者大卫·戈尔德(前麻省理工学院博士后,现任职于加州理工学院)、阿比盖尔·卡隆(麻省理工学院高级研究支持助理)和格雷戈里·福涅尔(EAPS的塞西尔和艾达·格林职业发展助理教授)进行。

最古老的酶

研究小组将其基因搜索集中在编码甾醇生物合成的DNA序列上,甾醇是在所有真核生物中发现的一类影响细胞膜特性和行为的分子。

 

“(甾醇)决定了膜如何改变形状和调节行为——例如,吞噬一块食物的能力,”传唤说。“单细胞真核生物可以吞噬和消化食物,而大多数细菌在吸收食物之前必须排泄酶来分解食物。”

该小组试图追踪参与甾醇生产的前两种酶的基因进化:SQMO,即角鲨烯单加氧酶,它将一个氧原子插入角鲨烯中;还有OSC,即氧化qualene环化酶,它将氧化qualene分子折叠起来形成典型的四环甾醇结构,最著名的例子是胆固醇。

这两种酶代表了甾醇生物合成的开始步骤,随着时间的推移,已经进化到包括更多的酶,改善甾醇的功能和有效性。研究人员推断,如果他们能追溯酶在甾醇生物合成的最初阶段的进化,他们就能推断出最早的真核生物出现在地球上的时间。

跟踪一个树

这个团队在国家生物技术信息中心的蛋白质数据库中寻找SQMO和OSC,这个数据库是由世界各地的科学家提供的成千上万现代物种的基因序列的巨大汇编。研究人员编写了算法来有效地筛选遗传数据,寻找那些表达了编码SQMO和OSC的DNA序列的物种。

然后,他们为每一种酶绘制一个系统发育树——一个显示表达SQMO或OSC的物种之间进化关系的分支图。

“当你绘制两种酶的图谱时,你会发现它们惊人地相似,”传唤说。“对我来说,这是一个惊人的事实:这两种酶在真核生物树上的历史,也包括一些细菌,看起来非常相似。基因总是一起移动的。很难找到一个不在旁边的另一个。”

 
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