生物最后共同祖先生活在42亿年前
生物最后共同祖先生活在42亿年前
地球上所有生物的最后一个共同祖先（LUCA）生活在42亿年前，是一种复杂的微生物。这是7月12日发表于《自然-生态与进化》的一项新研究的结论。该研究比较了700种现代微生物的基因组，以寻找共性，确定哪些特征是最先出现的。
一种可能在早期地球浅水区繁衍生息的复杂微生物，可能是今天所有生命的最后一个共同祖先。图片来源：MARK GARLICK
这项研究由英国布里斯托大学基因组学专家Edmund Moody领导，他们开发了一种能更精确预测LUCA存在时间的方法。通过分析微生物物种中不同但已知的基因突变率，以及物种间基因转移的速度，研究人员创建了一种分子钟。通过构建家谱，找出哪些生物可能是从其他生物进化而来的，并追踪保守基因的遗传变化，研究人员可以大致估计出两个相邻分支的分化时间，从而确定它们共同祖先的“年龄”。
Moody和同事进一步研究了在多种细菌和古细菌中发现的5组“平行”或重复的基因，它们意味着，在LUCA分裂出这些后代之前，基因倍增就发生了。通过追踪一个突变是发生在这些基因的两个拷贝上，还是只发生在一个拷贝上，可以更容易确定它们复制的时间，从而确定LUCA的“年龄”。
他们的分析表明，LUCA生活在大约42亿年前。这一发现比其他研究的估计要早一些，但相差不大。为了探索LUCA的生活方式，Moody研究小组追踪了350种细菌和350种古细菌的57个“标记”基因，以构建一棵生命树。他们分别追踪了这些细菌和古生菌的个体基因和基因家族的进化模式，这些基因被编目在一个常用的基因组数据库中。通过比较的个体基因与物种基因的进化史，他们可以更好地确定哪些基因被复制、丢失或经历了水平基因转移。由此，他们可以推断出LUCA中存在的物质。
研究发现，LUCA以二氧化碳和氢气为“燃料”。但他们还发现证据，表明LUCA有一种基因可以保护它免受紫外线的伤害，意味着这种微生物可能生活在地表水中——在那里它可以从大气中捕获二氧化碳和氢气，而不是生活在深海火山口。但同Martin一样，他们发现了一种被称为逆转录酶的酶的特征，这种酶通常存在于嗜热菌中，他们承认这意味着LUCA也可能在火山口周围繁殖。
Moody还发现，LUCA可能有19个CRISPR-Cas9基因，这是现代细菌用来切割入侵病毒遗传物质的装置。这一发现让科学家们兴奋不已，因为它暗示了很久以前存在的一个由微生物和病原体组成的繁荣生态系统。Anderson指出，CRISPR-Cas9系统“有点复杂”。这意味着在短短数亿年内，地球早期生命就进化出了复杂的微生物，这些微生物相互作用，迅速形成了一个简单的生态系统。
美国威斯康星大学麦迪逊分校进化生物学家Betül Kacar表示：“这是一个全面的分析，也是一个很好的例子。”
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41559-024-02461-1
本文原文来自《中国科学报》