生命来历于海洋。从地球诞生,到海洋呈现,再到呈现原核生命、真核生命,阅历了数十亿年的绵长进化。远古海洋中的绿藻,是怎么登上陆地并演化成陆地上千姿百态的植物群落的?长期以来一向是科学界研讨的焦点。
11月14日,世界期刊《细胞》在线宣布了中国农业科学院农业基因组研讨所程时锋团队的重要效果。程时锋团队与来自德国、加拿大、俄罗斯和深圳华大基因等国家、组织的科学家联合发布了两个单细胞绿藻的基因组,提醒了陆地植物一起的先人在5亿年前打破干旱习惯成功登陆上岸的分子机制,一起也发现了陆地植物先人“借用”土壤细菌基因进行陆地化的“转基因“进程。
科学家们发现,简直一切的化石与分子依据均标明,现存陆地植物的来历来历于一次单一登陆事情。也就是说,只要一种相似藻类的生命才是陆地植物的一起先人。而其他的藻类尽管也陆陆续续成功登陆并生计下去,比方咱们现在看到的硅藻、蓝藻等,可是它们缺少了进一步向更高级形状进化的才能,因而不是陆地植物的一起先人。
全世界的植物分类学家和进化学家们都在不同区域做过不同程度的研讨,他们剖析过最简略原始的基部陆地植物,如藓、苔、角苔类植物,由于这些植物生活在水与陆地接壤或是湿润的当地,最接近数亿年前藻类登陆的情境。
在此基础上,科学家们最终将答案锁定在轮藻目、鞘毛藻目,以及形状简略得多的双星藻纲中。
科学家们经过体系分类与比较进化基因组学研讨,证明了其中之一的绿藻(Spirogloea muscicola)(尚无中英文译名),居然是归于一个全新的物种,而且它是双星藻纲最早分解出来的最接近陆地植物一起先人的基部物种。
程时峰团队经过体系研讨,证明了一种水生的单细胞绿藻Spirogloea muscicola是一切陆地植物最近缘的一起先人。他们发现,许多之前被认为是陆地植物才有的基因,在该绿藻基因组上都能找到来历的“根”。
一起,该研讨发现,在进化过程中,为了习惯陆地环境,陆地植物的一起先人从土壤细菌中“借”来了两个要害基因:GRAS和PYL,这是大自然自发的“遗传工程事情”,也是陆地植物先人习惯陆地生境的要害分子驱动力。此前这两个要害基因一向被认为是陆地植物所特有的。科研人员发现这次水平基因搬运事情发作的时刻约为6亿年前,与植物陆地化上岸前的化石时刻相吻合。
“自然界中发作的“转基因”,或自发性的遗传工程事情,是存在的”,程时锋笑言道,“如果有韶光机带着人们回到5亿多年前,或许是个不错的体会,咱们还能够现场做一个转基因验证明验。”
可是,生命的演化是极端杂乱的,有许多归纳影响的要素。“重要的是,咱们找到了体系比较进化基因组学这一个极端有用的基因发现手法,即使使用现存的有限物种和数据,也能协助咱们研讨许多亿万年前的、深度同源或平行演化性状来历的分子规则,如C4光合作用或结瘤固氮的研讨。进化比人类聪明太多,从大自然多样性的物种资源中取得启示,进行方针功用基因发现与发掘,是现在农业育种家们需求注重的重要一步。”程时锋弥补道。
基因组所程时锋研讨员为该文榜首作者,德国科隆大学Michael Melkonian教授以及加拿大阿尔伯塔大学Gane Ka-Shu Wong教授为该文一起通讯作者,基因组所程时锋团队冼文飞实习研讨员为一起榜首作者。项目遭到深圳市科创委、中国农业科学院立异工程、广东省岭南试验室和华大基因的赞助。
来历:光明日报、经济日报