Microbe发现,这已经是数百万年的进化瘀滞


微生物地下采样的设备站在死亡谷,加利福尼亚州。由Bigelow实验室为海洋科学领导的新研究透露,一群微生物,Candidatus Desulforudis Audaxviator一直处于数百万年的进化静止。信用照片由Duane Moser,沙漠研究所。

这就像科幻小说的东西。Bigelow实验室为海洋科学领导的研究表明,一组饲料通过放射性引发的化学反应的微生物一直处于数百万年的进化静止。

该发现可能对生物技术应用有重大影响,并对微生物演变进行科学了解。

“这次发现表明,在撰写榜首的埃里克·布莱夫说,我们必须小心,在制作关于进化速度以及如何解释生命之树的速度,”埃里克·布莱夫斯在本文上。“有些生物可能进入进化的全冲刺,而其他人则追逐爬行,挑战可靠的分子时间表。”

Becraft,现在是阿拉巴马大学北部生物学助理生物学教授,作为他在Bigelow实验室的博士后工作的一部分,最近在自然出版集团的ISME期刊上发表了它。

Microbe,Candidatus Desulforudis Audaxviator是由一支科学家团队于2008年首次发现的,由Tullis Instott领导的新研究。在南非金矿中发现,地球表面下方几乎两英里,微生物获得了从矿物质中自然放射性腐烂引起的化学反应所需的能量。它们在完全独立的生态系统中居住在岩石内部的洞穴,没有依赖阳光或任何其他生物。

由于他们独特的生物学和孤立,新研究的作者希望了解微生物的发展方式。他们在深处地下地下的环境样本中搜索了其他环境样本,并在西伯利亚和加利福尼亚州发现了Candidatus Desulfis Audaxviator,以及南非的几个矿山。由于每种环境都是化学不同的,这些发现使研究人员能够在数百万年进化中寻找群体之间出现的差异的独特机会。

“我们希望利用该信息来了解他们如何发展,以及什么样的环境条件导致什么样的遗传适应,”纸张和Becraft的博士后顾问中的相应作者Ramunas Stepanauskas。“我们想到了微生物,好像他们是孤立的岛屿居民,就像达尔文在加拉帕戈斯学习的雀科。”

使用允许科学家阅读单个细胞的遗传蓝图的高级工具,研究人员研究了从三种大洲获得的126微米的基因组。令人惊讶的是,他们都结果几乎相同。

“这很令人震惊,”Stepanauskas说。“他们有同样的化妆,所以我们开始抓头脑。”

科学家发现没有证据表明微生物可以长距离行驶,在表面上存活,或在氧气存在下长时间活。因此,一旦研究人员确定,在研究期间,样品在研究期间被交叉污染,可怜的解释被欺骗。

“我们目前所拥有的最佳解释是,这些微生物在其在超大突出的突破期间分离的物理位置,大约1.75亿年前,这些微生物不会改变很多。”“他们似乎是那些日子的生活化石。这听起来很疯狂,并反对当代对微生物演进的理解。”

这意味着微生物演进步伐是什么,这通常会以更加加速的速度发生,令人惊讶。已经发现许多学习的细菌,例如大肠杆菌,只有几年时间在响应环境变化,例如暴露于抗生素。

Stepanauskas和他的同事假设他们发现的静止进化是由于微生物对抗突变的强大保护,这基本上锁定了他们的遗传密码。如果研究人员是正确的,这将是一个难得的特征,具有潜在的宝贵利益。

产生DNA分子拷贝的微生物酶,称为DNA聚合酶,广泛用于生物技术。具有高保真度的酶,或者在副本和原件之间重新创建本身的能力是特别有价值的。

“对DNA聚合酶的需求很高,不会产生许多错误,”Stepanauskas说。“这些酶可用于DNA测序,诊断测试和基因治疗。”

除了潜在的应用,这项研究的结果可能具有深远的影响,改变科学家们对微生物遗传学的思考和进化步伐。

“这些发现是一个强大的提醒,即我们在生活树上观察到的各种微生物分支可能在其最后一个共同的祖先以来的时间内差异很大,”Becraft说。“了解这对理解地球上的生活史来说至关重要。”

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Bigelow Ocean Sciences实验室是一个独立的非营利组织研究机构,位于缅因州东展汶东朝北。从北极到南极,Bigelow实验室科学家使用创新方法来研究全球海洋健康的基础,并解锁其在地球上所有生命的改善未来的潜力。

深度地下微生物谱系的进化瘀滞, 自然

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