科學家現在建議,地球上所有生命的神秘祖先可能比以前的想法更複雜 - 一種具有復雜結構的複雜生物。
研究人員稱之為所有生物的先驅者是最後一個普遍的共同祖先或盧卡。關於盧卡的許多關於盧卡仍然是神秘的 - 許多人認為它不過是分子零件的原始組合,化學湯進化從中逐漸建立了更複雜的形式。有些人甚至在爭論它是否是單元。 [地球第一人生的理論這是給出的
現在,經過多年對微生物曾經被綜合特徵的研究,科學家認為,最後一個普遍的普通祖先確實很複雜,並且可以識別為細胞。
微型器官
研究人員專注於一個充滿高濃度的多磷酸鹽的細胞區域,分子(例如ATP)用於以化學形式傳遞細胞周圍的能量。研究人員建議,這種多磷酸鹽的儲存位點可能代表了第一個已知的通用細胞器 - 基本上充當微型器官的細胞內的隔室。其他類型的細胞器包括葉綠體,它使植物具有將陽光用作能量的能力和線粒體,從而使生命可以使用氧氣進行呼吸。
科學家認為細菌及其遠距離相關的微生物表親沒有細胞器,古細菌。現在,這些發現表明,生命的所有三個領域中都存在這種多磷酸鹽存儲細胞器 - 細菌,古細菌和真核生物,包括動物,植物和真菌。
伊利諾伊大學烏爾巴納 - 奇普揚(Urbana-Champaign)的壓力生理學家和細胞生物學家曼弗雷多·塞弗赫德(Manfredo Seufferheld)說:“這是細菌中不存在細胞器的微生物教條。”儘管如此,對他和他的同事的早期研究表明,至少兩個細菌物種中的多磷酸鹽儲存結構在化學上和功能上與許多單細胞真核生物中發現的人的細胞器相同。
為了尋找該存儲單元,在他們的最新研究中,團隊分析了一種被稱為液泡質子焦磷酸酶(V-H+PPase)的酶,該酶在真核和細菌細胞的酸離子中很常見。結果表明,古細菌還具有與酸鈣化體相同的物理和化學特性的結構。
Seufferheld告訴LiveScience:“這個細胞器似乎是普遍的。” “這表明最後一個普遍的共同祖先的細胞結構比其他人想像的要多得多。”
描述一個共同的祖先
通過比較代表生命三個領域的數百種生物體的該酶的基因序列,研究人員構建了一棵家譜,展示了不同物種中不同版本的酶是如何相關的。序列越相似,相關的序列越接近,它們的相似性就越少,相關的距離越遠。
研究人員發現31種真核生物,231種細菌和17種古細菌共有的V-H+PPase的組成部分。伊利諾伊州Urbana-Champaign的伊利諾伊大學進化基因組學家Gustavo Caetano-Anollés說,對這一發現的最簡單,最有可能的解釋“將在地球上啟動之前已經擁有酶。” “蛋白質開始在那裡,然後遺傳到所有新興的譜系中。”
這些發現表明“我們可能已經低估了這個共同的祖先實際上有多複雜”研究員詹姆斯·惠特菲爾德(James Whitfield)說,伊利諾伊大學Urbana-Champaign大學的系統發育學家。
最後一個普遍的共同祖先可能甚至比當今最簡單的生物更複雜。
惠特菲爾德說:“有些人認為細菌如此簡單的原因是因為它們必須生活在極端環境中,並且必須非常迅速地繁殖,因此實際上可能會減少最初的版本。” “根據這種觀點,它們已經從遺傳和結構上從原來的樣子上開始。” [地球上的極端生活:8個奇異生物這是給出的
一個潛在的批評是,古細菌和細菌可能沒有從最後一個普遍的普通祖先遺傳這個細胞器。這兩個生命的領域都可能能夠吸收其他生命中的基因甚至細胞器 - 前一種現像被稱為橫向或水平基因轉移,後者是內共生的。
但是,研究人員說,細菌和古細菌通過側向基因轉移和內共生症遇到了這種細胞器的可能性要小得多。為V-H+PPase繪製的家譜與先前研究所產生的其他生命家族樹廣泛相似,這些研究都分析了數百個基因。這表明V-H+PPase及其相關的細胞器與所有其他基因一樣被傳遞。如果涉及橫向基因轉移或內共生,則V-H+PPase的家譜“將與我們從其他數據來源中認識到的家譜發生強烈衝突,” Whitfield告訴LiveScience。
惠特菲爾德補充說,關於最後一個普遍共同祖先的一種可能性是,它不是單細胞的生物。相反,它可能更像是一個小細胞的殖民地。他說:“我們沒有辦法說。”
現在,研究人員計劃研究與該細胞器相關的其他蛋白質的進化史,以了解最後一個普遍的普通祖先的樣子。
科學家在10月5日在網上詳細介紹了《生物學直接》雜誌。