生物最后的共同祖先生活在42亿年前
生物最后的共同祖先生活在42亿年前
科学家通过比较700种不同现代微生物的基因组，揭示了生物最后的共同祖先（LUCA）生活在42亿年前，其基因组编码约2600种蛋白质，以氢气和二氧化碳为食，并拥有基本的免疫系统。
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/SCIENCE SOURCE
7月12日发表于《自然-生态与进化》的一项新研究，通过比较700种不同现代微生物的基因组，揭示了生物最后的共同祖先（LUCA）的身份。研究显示，LUCA是一种生活在42亿年前的微生物，其基因组相当庞大，编码约2600种蛋白质，以氢气和二氧化碳为食，并拥有一个抵御病毒入侵的基本免疫系统。
美国威斯康星大学麦迪逊分校的进化生物学家Betül Ka?ar表示：“这是一个全面的分析，也是一个很好的例子。”
这并不是科学家第一次尝试勾勒LUCA的身份。2016年，德国杜塞尔多夫大学的进化生物学家William Martin领导的研究团队比较了已知的微生物基因组，提供了迄今为止最令人信服的遗传证据，表明LUCA可能是一种厌氧菌，生长在当今大多数细胞所需的缺氧环境中。Martin的基因分析还发现了证据，表明它是一种以氢气为食的嗜热微生物，可能生活在海底火山口附近。
对于新的LUCA研究，英国布里斯托尔大学的基因组学专家Edmund Moody开发了一种方法，旨在更精确预测LUCA存在的时间。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，表明这种加倍发生在LUCA分裂成这些后代之前。通过追踪基因突变，他们确定LUCA生活在大约42亿年前。
为了探索LUCA的生活方式，Moody的研究小组追踪了350种细菌和350种古细菌的57个“标记”基因，以构建一棵生命之树。研究发现，LUCA以二氧化碳和氢气为燃料，并且有一种基因可以保护它免受紫外线的伤害，这表明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。此外，他们还发现了19个CRISPR-Cas9基因，这是现代细菌用来切割病毒入侵者遗传物质的装置。这一发现表明，LUCA可能拥有一个初级免疫系统，暗示了早期生态系统中微生物和病原体的相互作用。
这项研究不仅揭示了LUCA的特征和生活习性，还展示了早期生命进化的复杂性和多样性。研究结果为理解生命的起源和演化提供了重要线索，也为未来的生命科学研究开辟了新的方向。