通过分析数千个基因的重复，研究人员重建了导致真核细胞产生的进化事件，这些细胞是你肉眼所能看到的几乎所有生命的前兆。从简单的细菌细胞到复杂的真核细胞的进化时间表与以前所认为的不同。这项研究是由巴塞罗那IRB和乌得勒支大学的比较基因组实验室合作完成的，发表在近期的《自然生态与进化》杂志上。 真核细胞早期进化时间表揭晓 生命进化中最重要和最令人费解的事件之一就是复杂的真核细胞结构体系第一次是如何形成的。几乎所有肉眼所能感知到的生命形式，如藻类、植物、动物和真菌，都是由称为＂真核生物＂的复杂细胞组成的。生物医学研究所(IRB巴塞罗那)和巴塞罗那超级计算中心(BSC-CNS)的ICREA研究员Toni Gabaldón和乌得勒支大学的Berend Snel的小组之间的一项合作研究得出结论，第一个包含线粒体的细胞(被认为是增加真核细胞复杂性的关键一步)已经呈现出真核生物的复杂性--类似于结构和功能的复杂性。这个场景在一些考古学基因组中观察到的复杂性迹象和线粒体在触发真核细胞发生中的作用之间起到了桥梁作用。 ＂线粒体的获取被认为是真核细胞复杂性发展的关键的第一步或最后一步，＂Gabaldón解释说，＂我们的发现表明，这确实是一个至关重要的事件，但它发生在细胞复杂性已经增加的情况下。＂ 复杂性是生命多样性的前奏 在地球生命历史的前半部分，唯一的生命形式是相对简单的细菌细胞。第一作者JulianVosseberg解释说：＂真核细胞更大，含有更多的DNA，并且由每个部分组成，每个部分都有各自的任务。从这个意义上说，你可以把细菌细胞比作帐篷，而真核细胞则更像是有几个房间的房子。＂ 生物体如何以及何时用帐篷换房子仍然是个谜，因为没有中间形式。进化的一个重要时刻是线粒体的起源，线粒体是真核细胞的组成部分，作为它们的＂发电站＂。线粒体曾经是自由活的细菌，但在进化过程中，它们被今天真核细胞的祖先所吸收。研究人员试图如基因复制那样，在这些遗传变化的基础上重建进化事件，这可能是导致细胞复杂性增加的原因之一。 进化路径重建的生物信息学 ＂我们可以利用当代物种的DNA来重建进化事件。我们的基因是在漫长的进化过程中形成的。它们在那一段时间里发生了巨大的变化，但它们仍然与遥远的过去相呼应。＂Vosseberg补充道：＂我们可以从各种有机体获得大量的遗传物质，我们可以使用计算机来重建数千个基因的进化，包括古老的基因复制。这些重建使我们能够发现重要中间步骤的时间。＂ 来自乌得勒支大学的共同作者BerendSnel说：＂科学家们没有这些事件的时间表，但是现在我们已经成功地重建了一个粗略的时间表。＂为了实现这一目标，研究人员采用了Gabaldon＂s实验室开发的现有方法来创建一个新的协议，从而产生了新的见解。这表明，许多复杂的细胞机器甚至在与线粒体共生之前就已经进化，包括细胞和细胞骨架内部运输的发展。Snel说：＂共生并不是其他一切的催化剂。我们在更早的时候观察到了基因复制的高峰，这表明细胞的复杂性在那一刻之前就已经增加了。＂ Gabaldón说：＂我们的研究表明，获得线粒体内共生体的祖先宿主在动态细胞骨架和膜贩运方面已经发展出了一些复杂性。＂这可能有利于与包括线粒体祖先在内的其他微生物建立共生关系，最终形成整合。 更多信息：Nature Ecology & Evolution (2020). DOI: 10.1038/s41559-020-01320-z
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