研究顯示,氧代謝在大氧化事件之前就出現(xiàn)在地球上
這大氧化事件(GOE) 大約 24 億年前建立了今天許多生物所依賴的富含氧氣的大氣層。
奇怪的是,當談到積極使用這種元素進行呼吸的進化方式時,一些細菌菌株取得了領(lǐng)先。
結(jié)合使用細菌基因組數(shù)據(jù)、地質(zhì)標記和機器學習技術(shù)旨在發(fā)現(xiàn)遺傳模式,一個國際研究小組尋找描述最早的需氧(吸氧)細菌的證據(jù)。
雖然大多數(shù)菌株在 GOE 之后獲得了耐受和使用氧氣的能力,但研究人員確實發(fā)現(xiàn)了一些異常值——某些細菌在大約 9 億年前是好氧的氧氣水平迅速上升在地球大氣層中。
在 1007 種相關(guān)細菌中,研究人員確定了 80 多種基因轉(zhuǎn)變,從不能用氧的新陳代謝到可以用氧的新陳代謝?;谕蛔兎e累速度的估計表明,其中至少有一些突變發(fā)生在地球大氣中的氧氣水平上升到顯著水平之前。
“在 [GOE] 之前至少有三個轉(zhuǎn)變,這表明有氧呼吸在廣泛的大氣氧合之前進化,并且可能促進了藍藻,"寫研究人員在他們發(fā)表的論文中。
換句話說,這些早期的吸氧者可能為他們的后代奠定了基礎(chǔ)使用水和二氧化碳來捕獲陽光,釋放儲存的氧氣,從而成為大氧化事件。
我們非常感謝這些小微生物。隨著氧氣水平的增加,已經(jīng)使用該元素的細菌可以耐受其作用,比它們的厭氧表親更快地多樣化。生存游戲已經(jīng)改變,并最終導致我們走到現(xiàn)在的位置。
關(guān)于現(xiàn)代細菌中的基因如何與古代細菌中的基因相關(guān)聯(lián)——并執(zhí)行相同的氧氣處理工作——這里做出了一些假設(shè),但研究人員相信他們包含了足夠的細菌種類和確鑿的證據(jù)來證實這種聯(lián)系。
“這使我們能夠根據(jù)生物圈氧合的記錄來校準細菌進化,大大增加了早期生命的有限化石記錄,并為深時進化研究帶來了新的分辨率?!?a>寫研究人員。
以及驗證好氧細菌有歷史這要追溯到很久很久以前,這些發(fā)現(xiàn)也給了我們更多的證據(jù),證明藍細菌進化發(fā)生了相對較慢,它的根源可以追溯到 GOE 之前很久。
研究人員希望這里使用的技術(shù)組合——將不同的工具放在一起來填補我們的知識空白——可以幫助研究地球上最早的生命形式.
“這里開發(fā)的方法提供了一個將微生物特征與地球化學歷史聯(lián)系起來的框架,為在地球歷史背景下探索其他表型的進化提供了一條途徑,”寫研究人員。
該研究發(fā)表在科學.
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