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十六亿年前地理环境作用大 造地球光合植物诞生

http://www.kexue.com 2012-02-18 08:41:08 腾讯科学  发表评论


Cyanophora paradoxa的基因组为绿藻

  地球是植物星球,而且植物能够追溯到一个绿色细胞。世界上丰富的光和作用植物,包括从高耸的红杉树到无所不在的硅藻,都起源于很久以前的微小海藻。海藻吞噬了一个蓝藻细菌从未转变成为一个内在的太阳能植物。

  通过研究“glaucophyte”的遗传学,由布里斯班昆士兰大学的分子生物学家Dana Price领导的一个国际科学家联盟已经阐明了植物的进化史。灰胞藻门是由仅仅十三种独特的微观淡水蓝绿藻组成的群体,有时候被称为“活化石”。

  根据对C. paradoxa基因组中7000万碱基对分析结果,这种吞噬一定只发生了一次,因为大多数的现代植物共享了这些基因,正是这些基因导致了光和作用植物的合并也可能产生更大的宿主细胞。那个组合不仅需要来自原始宿主和过去自由生存的光合作用植物的协作,而且显然也需要寄生菌的协作。类似于衣原体的细胞,例如军团杆菌(包含了导致退伍军人症的物种),为宿主细胞提供了称为色素体或者叶绿体的基因,能够从驯养的蓝藻细菌运送养料。

  罗格斯大学的生物学家Debashish Bhattacharya解释说:“这三个实体伪造了初期的细胞器,而且这个过程由多重水平基因转移以及其它的细菌所辅助。”Debashish Bhattacharya的实验室研究结果发表在2月17日的《Science》杂志上。在新的生命方式和大多数植物的坚硬细胞壁形成以前,基因遗传很可能从不间断。

  事实上这样一个所有活动的汇合是非常罕见的,进化生物学家只发现了另外一个例子。Bhattacharya说到:“从进化角度讲,阿米巴原虫质体仍然在进化过程中。我们现在正在分析Paulinella的基因组序列来获得一些答案,以及这些活动时如何发生的。”

  阿肯色州大学的生物学家Frederick Spiegel说到:“这项研究已经为近期生物学家Lynn Margulis的假定提供了最强有力的支持,他在二十世纪七十年代首先提出了广受批判的理论,所有的现代植物细胞都起源于这样一个共生性结合。”他并没有参与到这项研究中。那个想法表明事实上所有的植物是嵌合体,从这个原始组合的基因碎片胡乱的拼凑在一起。

  剩下的问题是为什么这个复杂的组合发生在大约16亿年前。一个答案是由于缺少猎物和充足的阳光,那种地理情况对于蓝藻细菌的捕食者来说更有利的是停止吞食并且开始吸收。Bhattacharya说:“当食物耗尽而阳光依然充足的时候,对于生物体来说光合作用就更加有效了。”并且由于被强迫的组合,一个超级成功的生物体-植物就产生了。(过客/编译)

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