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起源于約27.2億年前 華東師大團隊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) 點擊量：4874
華東師范大學河口海岸全國重點實驗室研究團隊聯(lián)合深圳大學研究團隊，以我國紅樹林濕地和河口鹽沼濕地為“天然實驗室”，耗時6年采集沉積物樣本，利用計算生物學研究技術(shù)，將真核生物起源位置精確定位為海姆達爾綱的姐妹類群。揭示了真核細胞的起源時間可能約在27.2億年前，早于地球大氧氣事件。為理解真核細胞形成機制提供重要的線索。
真核生物是一類具有真核細胞結(jié)構(gòu)的生物，其細胞內(nèi)包含一個或多個由核膜包裹的細胞核，以及其他膜結(jié)合細胞器。與原核生物相比，其在細胞結(jié)構(gòu)上存在顯著差異，這些差異導致了真核生物在進化、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，這也導致了真核生物的起源成為了進化生物學界孜孜以求的難題。
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，華東師大團隊參與的一項研究似乎為解答該問題提供了一個重要的方向。
據(jù)悉，華東師范大學河口海岸全國重點實驗室研究團隊聯(lián)合深圳大學研究團隊，以我國紅樹林濕地和河口鹽沼濕地為“天然實驗室”，耗時6年采集沉積物樣本，利用計算生物學研究技術(shù)，將真核生物起源位置精確定位為海姆達爾綱的姐妹類群。揭示了真核細胞的起源時間可能約在27.2億年前，早于地球大氧氣事件。為理解真核細胞形成機制提供重要的線索。
研究過程中，團隊整合新組裝的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，重新選取多套標志蛋白，結(jié)合系統(tǒng)基因組學方法，以高置信度將真核生物定位到阿斯加德古菌海姆達爾綱之外，與海姆達爾綱互為姐妹類群。
在闡明真核生物在阿斯加德古菌中確切位置之后，研究團隊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-隆達爾途徑，為其進行依賴氫氣進行化能自養(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習。
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