遗传分析显示生命最早的进化比以前怀疑更复杂

古代微生物演变

系统发育树图构成了解微生物演化的基础。一些树木的两个域之间的长分支可能反映了一年多年前的一段时间非常快速的演变。信用:S. Shiobara,S. McGlynn,Elsi,CC达4.0

生物学家长期希望了解地球上最早的生物体的性质。如果他们能够,他们可能会能够说出关于地球上的生命,以及延伸的何时和地点的些什么,也许是宇宙中的生活。

以前的研究表明,通过比较现代生物中存在的基因可以获得该信息。新研究表明,只能使用这种方法派生有限的信息。

Biologists classify all living organisms into three major groups they call ‘domains.’ Two of these domains — the Bacteria and the Archaebacteria — consist of single-celled organisms, while the third — the Eukaryota — includes most of the larger, multicellular organisms we are all familiar with: fungi, plants, and animals including ourselves. Of the three domains, the Eukaryota almost certainly evolved the most recently, but questions remain about which of the two single-celled domains arose first in the history of life.

在四十年前,美国生物学家Carl Woese和George Fox建议这两个域名从更加原始的生物或一群生物科学家们现在呼吁Luca或最后的普遍共同的祖先。科学家们希望能够对卢卡的样子说一些具体的东西,它住在哪些类型的环境以及它如何实现它的生活。

来自东京技术和最大普朗克研究所的新研究表明,了解早期生活可能比以前思想更棘手。

混合进化袋

蛋白质的系统发育树在古物和细菌结构域之间进化地“混合”,在卢卡中排除任务。其他蛋白质将域分开到不同的分支上,表明它们是古老的。信用:Berkemer和McGlynn 2020. CC达4.0

该研究,发表于期刊的高级访问版分子生物学和演化yabo124由Sarah Berkemer进行,基于莱比锡,德国科学研究所的Max Planck数学研究所,以及日本东京工业大学地球生命科学研究所的Shawn Mcglynn进来。他们的分析确认了其他工作这表明只能有限地了解最古老细胞的生活方式脱氧核糖核酸比较。虽然这对进化生物学家来说是一种令人失望的结果,但重要的是要从科学家能够从现代生物中收集的数据中可以且不能知道什么。Berkemer和McGlynn的工作确实供应了一个银色衬里;虽然很明显,我们不知道第一个组织的有机体或他们生活的地方是什么,他们的作品在数十年前的数十年前,他们的工作提供了洞察力。

为此,Berkemer和McGlynn分析了数千个系统发育树,从数千个微生物的比较中得出的DNA相似性数据,以试图识别最古老的基因,并且当他们可能发展时,并了解基因在有机体之间移动到棚子卢卡的本质。他们的仔细分析表明,在生活中的历史早期,不同的基因类型以不同的速率变化。这表明早期突变率远远高于目前,“基因跳跃”随着时间的推移是一项重要的贡献,这使得对生活误导的早期“家族树”的简单解释。他们得出结论,以前的研究有时会大大撤销可用数据,数据无法解决这些问题,但它确实表明早期的进化与目前的野外不同。

McGlynn教授解释说:“生物学中的一个基本问题是地球上的第一生命形式是什么。yabo124有两种基本方法可以尝试和解决这个问题。首先,我们可以使用基因序列的比较来尝试和理解哪些似乎最古老。其次,我们可以寻找证据生物学可能留在地质记录中。“yabo124McGlynn表示,这项工作表明,虽然很清楚,但在可用的DNA序列数据中有一个模糊的生活树的一般生活概要,但已经有如此多的进化变化,它仍然是不可能说出的最早的生物使他们的生活或他们住在哪些类型的环境中。这是因为由于这种早期的遗传扰乱,信号太大了。因此,我们仍然是一种很长的路,从理解地球上最原始的生物是什么样的或他们住在的各种环境。

重要的是,这项研究标志着科学家们一直能够说出关于早期演变的步伐。这项工作表明,具有非常快速的早期演化的可检测信号,虽然我们可能不知道早期的生物就像是什么样的,但它似乎很可能会很快突变和早期发展。尽管如此,McGlynn认为,这仍然是惊人的,这可以仍然可以理解,它仍然会告诉我们关于地球上生命的进化的重要事项,并建议我们需要开发新的方式查看可用的DNA数据以寻找新颖techniques of learning what Earth’s earliest life was like.

参考文献:“对Archaea-Bacteria域分离的新分析:Sarah J Berkemer和Shawn E McGlynn,4月21日,Sarah J Berkemer和Shaws E McGlynn,分子生物学和演化yabo124
DOI:10.1093 / MOLBEV / MSAA089

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