美提出生命進(jìn)化新假說：兩個(gè)原核生物造一個(gè)新生命

llppaa · 發(fā)表于 2010-3-6 21:04:04

如果沒有兩個(gè)原核生物（沒有細(xì)胞核的微小生命形式）在古代的融合，人類今天可能無法行走在地球表面。這是美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的分子生物學(xué)家詹姆斯·雷克在近期的《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上提出的關(guān)于原核生物與生命進(jìn)化的最新重大見解。

內(nèi)共生指的是一個(gè)細(xì)胞生活在另一個(gè)細(xì)胞內(nèi)。如果兩個(gè)細(xì)胞共存足夠長(zhǎng)的時(shí)間，就會(huì)交換基因。它們?cè)谌诤系耐瑫r(shí)往往會(huì)保留自己的細(xì)胞膜，有時(shí)還會(huì)保留自己的基因組。

雷克首次發(fā)現(xiàn)了專屬原核細(xì)胞的內(nèi)共生現(xiàn)象。所有其他已知的內(nèi)共生都涉及真核細(xì)胞——含有一個(gè)核的細(xì)胞。真核細(xì)胞可在包括人類在內(nèi)的動(dòng)物和植物等所有多細(xì)胞生命中找到。

雷克表示，這種關(guān)系產(chǎn)生了地球上完全不同的生命類型，以前人們總認(rèn)為需要真核細(xì)胞才能做到這一點(diǎn)，但現(xiàn)在看來這是不對(duì)的。雷克在《自然》雜志發(fā)表的文章中指出，兩組原核生物——放線菌和梭菌融合在一起產(chǎn)生了雙膜原核生物。

雷克說，沒有這一事件就不會(huì)產(chǎn)生更高級(jí)的生命。在當(dāng)時(shí)，這兩種早期原核生物正處于不斷進(jìn)化之中，且地球的大氣層中還沒有氧氣。人類根本無法生存，只有無氧呼吸的生物體可以存活下來。

地球上氧氣的出現(xiàn)是這些雙膜原核生物的子群——藍(lán)藻導(dǎo)致的。藍(lán)藻利用太陽的能量經(jīng)光合作用產(chǎn)生氧氣。它們的產(chǎn)量非常之大，并將氧氣泵入大氣層中，人類沒有它們就無法呼吸。此外，雙膜原核生物的融合產(chǎn)生了存在于每個(gè)人體細(xì)胞中的線粒體。雷克說，雙膜原核生物抓住了陽光這個(gè)巨大的能源，它們是如此成功，以至于它們要比其他原核生物具有更多的遺傳多樣性。

美國(guó)宇航局天體生物學(xué)研究所主任卡爾·皮爾徹表示，對(duì)于了解一群生物體如何學(xué)會(huì)利用陽光，從而影響到地球上曾經(jīng)發(fā)生過的最大的環(huán)境變化來說，此項(xiàng)工作是一項(xiàng)重大的技術(shù)進(jìn)步。

為了此項(xiàng)研究，雷克將時(shí)光回溯到了25億年前，他對(duì)5組原核生物的基因組進(jìn)行了分析。雷克擁有一個(gè)來自兩個(gè)不同生物體（梭菌和放線菌）的基因流。因?yàn)檫M(jìn)入流動(dòng)的研究組別都擁有兩個(gè)膜，所以研究人員假設(shè)這是一種可形成雙膜的內(nèi)共生現(xiàn)象，看起來就好像是一個(gè)單膜生物“席卷”了另一個(gè)單膜生物。基因組研究表明，雙膜原核生物混合了兩個(gè)不同生物體的基因。

雷克說，加州大學(xué)伯克利分校的阿蘭·威爾遜是首個(gè)在世界各地從眾多人群中收集DNA的人。他的研究表明，人類都和一位20萬年前生活在非洲的女性有關(guān)，媒體稱之為夏娃，而威爾遜則稱之為“幸運(yùn)母親”，她是所有人的母親。在此一研究領(lǐng)域，科學(xué)家們已獲取了大量的數(shù)據(jù)，但無法了解其意義。內(nèi)共生使人們開始能夠理解此類信息，它告訴人們的是，許多基因已被交換過。

雷克表示，人們一直忽略了合作的重要性。如果兩個(gè)原核生物走到一起，它們就可以改變世界。它們重構(gòu)了地球的大氣層。它給予我們的關(guān)于進(jìn)化的信息就是：合作也是生命前進(jìn)的一種方式。