科学家现在建议,地球上所有生命的神秘祖先可能比以前的想法更复杂 - 一种具有复杂结构的复杂生物。
研究人员称之为所有生物的先驱者是最后一个普遍的共同祖先或卢卡。关于卢卡的许多关于卢卡仍然是神秘的 - 许多人认为它不过是分子零件的原始组合,化学汤进化从中逐渐建立了更复杂的形式。有些人甚至在争论它是否是单元。 [地球第一人生的理论这是给出的
现在,经过多年对微生物曾经被综合特征的研究,科学家认为,最后一个普遍的普通祖先确实很复杂,并且可以识别为细胞。
微型器官
研究人员专注于一个充满高浓度的多磷酸盐的细胞区域,分子(例如ATP)用于以化学形式传递细胞周围的能量。研究人员建议,这种多磷酸盐的储存位点可能代表了第一个已知的通用细胞器 - 基本上充当微型器官的细胞内的隔室。其他类型的细胞器包括叶绿体,它使植物具有将阳光用作能量的能力和线粒体,从而使生命可以使用氧气进行呼吸。
科学家认为细菌及其远距离相关的微生物表亲没有细胞器,古细菌。现在,这些发现表明,生命的所有三个领域中都存在这种多磷酸盐存储细胞器 - 细菌,古细菌和真核生物,包括动物,植物和真菌。
伊利诺伊大学乌尔巴纳 - 奇普扬(Urbana-Champaign)的压力生理学家和细胞生物学家曼弗雷多·塞弗赫德(Manfredo Seufferheld)说:“这是细菌中不存在细胞器的微生物教条。”尽管如此,对他和他的同事的早期研究表明,至少两个细菌物种中的多磷酸盐储存结构在化学上和功能上与许多单细胞真核生物中发现的人的细胞器相同。
为了寻找该存储单元,在他们的最新研究中,团队分析了一种被称为液泡质子焦磷酸酶(V-H+PPase)的酶,该酶在真核和细菌细胞的酸离子中很常见。结果表明,古细菌还具有与酸钙化体相同的物理和化学特性的结构。
Seufferheld告诉LiveScience:“这个细胞器似乎是普遍的。” “这表明最后一个普遍的共同祖先的细胞结构比其他人想象的要多得多。”
描述一个共同的祖先
通过比较代表生命三个领域的数百种生物体的该酶的基因序列,研究人员构建了一棵家谱,展示了不同物种中不同版本的酶是如何相关的。序列越相似,相关的序列越接近,它们的相似性就越少,相关的距离越远。
研究人员发现,31种真核生物,231种细菌和17种古细菌共有的V-H+PPase的组成部分。伊利诺伊州Urbana-Champaign的伊利诺伊大学进化基因组学家Gustavo Caetano-Anollés说,对这一发现的最简单,最有可能的解释“将在地球上启动之前已经拥有酶。” “蛋白质开始在那里,然后遗传到所有新兴的谱系中。”
这些发现表明“我们可能已经低估了这个共同的祖先实际上有多复杂”研究员詹姆斯·惠特菲尔德(James Whitfield)说,伊利诺伊大学Urbana-Champaign大学的系统发育学家。
最后一个普遍的共同祖先可能甚至比当今最简单的生物更复杂。
惠特菲尔德说:“有些人认为细菌如此简单的原因是因为它们必须生活在极端环境中,并且必须非常迅速地繁殖,因此实际上可能会减少最初的版本。” “根据这种观点,它们已经从遗传和结构上从原来的样子上开始。” [地球上的极端生活:8个奇异生物这是给出的
一个潜在的批评是,古细菌和细菌可能没有从最后一个普遍的普通祖先遗传这个细胞器。这两个生命的领域都可能能够吸收其他生命中的基因甚至细胞器 - 前一种现象被称为横向或水平基因转移,后者是内共生的。
但是,研究人员说,细菌和古细菌通过侧向基因转移和内共生症遇到了这种细胞器的可能性要小得多。为V-H+PPase绘制的家谱与先前研究所产生的其他生命家族树广泛相似,这些研究都分析了数百个基因。这表明V-H+PPase及其相关的细胞器与所有其他基因一样被传递。如果涉及横向基因转移或内共生,则V-H+PPase的家谱“将与我们从其他数据来源中认识到的家谱发生强烈冲突,” Whitfield告诉LiveScience。
惠特菲尔德补充说,关于最后一个普遍共同祖先的一种可能性是,它不是单细胞的生物。相反,它可能更像是一个小细胞的殖民地。他说:“我们没有办法说。”
现在,研究人员计划研究与该细胞器相关的其他蛋白质的进化史,以了解最后一个普遍的普通祖先的样子。
科学家在10月5日在网上详细介绍了《生物学直接》杂志。