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起源于約27.2億年前 華東師大團(tuán)隊(duì)定位真核生物起源時間
2025年05月08日 16:54:23
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4933
華東師范大學(xué)河口海岸全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合深圳大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，以我國紅樹林濕地和河口鹽沼濕地為“天然實(shí)驗(yàn)室”，耗時6年采集沉積物樣本，利用計(jì)算生物學(xué)研究技術(shù)，將真核生物起源位置精確定位為海姆達(dá)爾綱的姐妹類群。揭示了真核細(xì)胞的起源時間可能約在27.2億年前，早于地球大氧氣事件。為理解真核細(xì)胞形成機(jī)制提供重要的線索。
真核生物是一類具有真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，其細(xì)胞內(nèi)包含一個或多個由核膜包裹的細(xì)胞核，以及其他膜結(jié)合細(xì)胞器。與原核生物相比，其在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上存在顯著差異，這些差異導(dǎo)致了真核生物在進(jìn)化、生態(tài)位和功能上的多樣性。而真核生物本身又與物種起源有著密切的聯(lián)系，這也導(dǎo)致了真核生物的起源成為了進(jìn)化生物學(xué)界孜孜以求的難題。
隨著相關(guān)研究的不斷深入，近年來針對真核生物的起源已經(jīng)有了大致的方向，不少發(fā)現(xiàn)證明真核生物可能起源于古菌中的“阿斯加德古菌”，但起源于阿斯加德古菌的哪一支類群卻依舊存在爭議。而最近，華東師大團(tuán)隊(duì)參與的一項(xiàng)研究似乎為解答該問題提供了一個重要的方向。
據(jù)悉，華東師范大學(xué)河口海岸全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合深圳大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，以我國紅樹林濕地和河口鹽沼濕地為“天然實(shí)驗(yàn)室”，耗時6年采集沉積物樣本，利用計(jì)算生物學(xué)研究技術(shù)，將真核生物起源位置精確定位為海姆達(dá)爾綱的姐妹類群。揭示了真核細(xì)胞的起源時間可能約在27.2億年前，早于地球大氧氣事件。為理解真核細(xì)胞形成機(jī)制提供重要的線索。
研究過程中，團(tuán)隊(duì)整合新組裝的223個高質(zhì)量的阿斯加德古菌基因組和NCBI數(shù)據(jù)庫現(xiàn)存的基因組，構(gòu)建了一個包含411個阿斯加德古菌基因組的數(shù)據(jù)集。并且針對最新的數(shù)據(jù)集，重新選取多套標(biāo)志蛋白，結(jié)合系統(tǒng)基因組學(xué)方法，以高置信度將真核生物定位到阿斯加德古菌海姆達(dá)爾綱之外，與海姆達(dá)爾綱互為姐妹類群。
在闡明真核生物在阿斯加德古菌中確切位置之后，研究團(tuán)隊(duì)通過分子定年與祖先代謝重構(gòu)，推斷出阿斯加德古菌與真核生物的最后共同祖先(LAECA)約出現(xiàn)于27.2億年前。該祖先可能是一個使用氫氣作為電子供體的厭氧產(chǎn)乙酸古菌，具有完整的古菌型伍德-隆達(dá)爾途徑，為其進(jìn)行依賴氫氣進(jìn)行化能自養(yǎng)生長提供了可能。
并且該研究也支持了真核生物的氫起源假說。依據(jù)研究成果，LAECA基因組中編碼不完整的有氧呼吸鏈中的末端氧化酶，可能是通過水平基因轉(zhuǎn)移從兼性好氧的共生菌中獲取，并參與低氧條件下的解毒功能。更重要的是，LAECA包含多種對氧氣非常敏感的參與細(xì)胞關(guān)鍵代謝途徑的酶，因此它們最初可能是在太古宙缺氧的深海環(huán)境中進(jìn)行厭氧生長。即真核生物起源于一個依賴氫氣的古菌宿主與一個產(chǎn)氫細(xì)菌的融合。
目前，該成果已刊登于《自然》雜志上，并且在華師大有具體的內(nèi)容，感興趣的讀者可以自行查閱學(xué)習(xí)。
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