生物科学门户网站
BIO1000.COM

那些正在撼动生命之树的微生物

每个神话都需要一个好的骗子,而且比挪威神Loki更好。他激起了麻烦,侮辱了其他的神。他是难以捉摸,无政府主义和暧昧的。换句话说,他是一群完美的同名微生物--Lokiarchaeota--正在改写一个关于生命早期根源的基本故事。

这些不规则的微生物属于一种称为古细菌的单细胞生物,它在显微镜下类似于细菌,但在某些方面与人类不同。该Lokis,因为他们有时被称为,通过测序从格陵兰岛附近采集的海底淤泥DNA发现1。与一些相关的微生物一起,他们正在激励生物学家重新考虑地球上生命史上最重大的事件之一 - 真核生物的外观,包括所有植物,动物,真菌等的生物群。

20世纪70年代后期古生物的发现促使科学家们提出,生命之树很久以前就分化成三个主要的树干或“领域”。一根树干产生了现代细菌;一个到古菌。第三个产生了真核生物。但是关于这些中继线的结构很快就爆发了争论。一个领先的“三域”模型认为古生物和真核生物与共同的祖先不同。但是一个双域情景表明真核生物直接与古细菌亚群分歧。

澳大利亚布里斯班昆士兰大学的微生物学家Phil Hugenholtz表示,这些争论虽然有时很激烈但最终停滞不前。然后Lokis和他们的亲戚吹起了“呼吸新鲜空气”,他说,并恢复了一个双域树的案子。

这些新发现的古菌具有被认为是真核生物标志的基因。对生物体DNA的深入分析表明,现代真核生物属于同一个古菌群。如果是这样的话,基本上所有复杂的生活 - 从绿藻到蓝鲸的一切 - 最初来自古生物。

但许多科学家仍然不相信。进化树木建筑是凌乱,有争议的工作。并且还没有人发表证据表明这些生物可以在实验室中生长,这使得它们难以研究。这场辩论仍然充满敌意。Hugenholtz说,双方的坚定支持者“彼此非常敌视,并且100%认为在另一个阵营中没有任何正确的东西”。一些人拒绝表达意见,因为害怕冒犯高级同事。

重要的是对生成真核生物的生物学飞跃有了更深刻的理解:“自生命起源以来发生的最大的事情,”加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家Patrick Keeling表示。他们来自哪里“是了解生物复杂性本质的最基本问题之一”,他说。要回答这个问题,“我们需要解决谁与谁有关”。

两个变成三个

对于半个世纪前的科学家来说,地球上的生命分为两类:真核生物,含有细胞膜的内部结构的生物,如细胞核;和原核生物,通常缺乏内膜的单细胞生物。细菌是生物学家所知道的唯一原核生物。然后,在1977年,进化生物学家卡尔·乌斯和他的同事们描述古生命的三分之一,不同的形式-一个达到回数十亿年的2。Woese说,生活应分为三个而不是两个。

他并非没有批评者。在20世纪80年代,进化生物学家詹姆斯·湖在加州大学洛杉矶分校,提出了真核生物是姐妹,以古,他叫eocytes,这意味着曙光小区3,4。这个想法演变成了双域方案。

Lake和Woese在他们的竞争车型上苦苦挣扎,最终在20世纪80年代中期举行了一场传奇的喊叫比赛。之后,Woese“不想与Jim Lake见面”,巴黎巴斯德研究所的微生物学家Patrick Forterre说。湖对争吵没有异议。“这真的是一场辩论,并且有大量的政治,”他说。Woese于2012年去世。

今天,关于真核生物来自何处的争论已经成熟。双方许多人都认为,真核生物的起源可能涉及一个称为内共生的步骤。这一理论得到了已故生物学家林恩·马古利斯(Lynn Margulis)的支持,认为一个简单的宿主细胞在某种程度上生活在某种程度上吞噬了一种细菌,两者建立起了互惠互利的关系。这些圈养细菌最终进化为线粒体 - 产生能量的细胞亚结构 - 杂交细胞成为现在所知的真核生物。

吞噬细胞的性质是两个阵营分歧的地方。正如三域信徒所说的那样,engulfer是一种祖先的微生物,现已灭绝。根据Forterre的说法,它是一个“原始真核生物” - “既不是现代古代也不是现代真核生物”。在这个模型中,早期进化中存在几个主要的分裂。第一次发生在数十亿年前,当时原始生物产生了细菌和一群灭绝的微生物。后一组分为古细菌和成为真核生物的组。

然而,在双域世界中,原始生物体产生细菌和古细菌。最终吞噬这种致命细菌的有机体是古细菌。这将使所有真核生物成为古细菌的一种过度活跃的分支 - 或者像一些科学家所称的那样,是一个“二级领域”(参见“辩论中的领域”)。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。