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        上海交通大學(xué)團隊揭示深古菌與早期地球協(xié)同演化歷史

        2023-08-17 06:37:43
        科學(xué) 2023年4期
        關(guān)鍵詞:古菌菌類起源

        [本刊訊] 上海交通大學(xué)王風(fēng)平教授團隊修訂更新了現(xiàn)有的深古菌物種分類體系,探究了不同深古菌類群的生態(tài)地理分布和代謝潛能的差異,并通過分子鐘定年方法揭示了深古菌與早期地球的協(xié)同演化歷史,相關(guān)研究成果于2023年7月5日發(fā)表在《科學(xué)進展》(Science Advances)上。

        深古菌(Bathyarchaeia)是現(xiàn)代地球上豐度最高的微生物類群之一,然而由于難以培養(yǎng)等問題,目前對于深古菌的系統(tǒng)分類仍然較為混亂,對其生態(tài)地理分布、代謝功能、起源和演化歷史尚缺乏系統(tǒng)研究。

        該團隊通過構(gòu)建迄今為止最為全面的深古菌基因組數(shù)據(jù)集,修訂并更新了現(xiàn)有的深古菌物種分類系統(tǒng),將深古菌分為8個目水平分類單元,并分別以中國傳統(tǒng)經(jīng)典神話人物形象,將其命名為畢方目、金烏目、玄武目、媽祖目、后土目、無支祁目、朱雀目和白澤目。進而,基于該新提出的物種分類系統(tǒng),深入分析了深古菌在不同現(xiàn)代地球環(huán)境下的生態(tài)地理分布,發(fā)現(xiàn)除海洋沉積物以外,現(xiàn)代陸地和地?zé)幔崛蜔嵋海┥鷳B(tài)系統(tǒng)中也同樣棲息著多樣的深古菌物種,且不同深古菌類群具有明顯的物種特異性環(huán)境分布特征。進一步的代謝分析表明,部分深古菌類群很可能在深部生物圈的一碳化合物循環(huán)和黑暗碳固定過程中扮演著之前被忽視的重要角色。

        此外,團隊通過分子鐘定年的方法對深古菌起源和演化歷史開展了研究。結(jié)果顯示,深古菌的共同祖先大約起源于33億年前,與太古代原始地球大陸首次露出海平面的時間接近。隨后深古菌的主要類群在距今30億~25億以及18億年前發(fā)生了多次大規(guī)模的物種分化,分別對應(yīng)板塊運動的起始、大陸擴張以及全球海底火山噴發(fā)事件發(fā)生的地質(zhì)歷史時期,表明深古菌的起源和演化很可能受到原始地球板塊運動的驅(qū)動和影響。

        該研究在地質(zhì)歷史時間尺度上,對深古菌在全球碳循環(huán)過程中的生態(tài)效應(yīng)進行了探究,為今后更加深入地探究微生物與地球系統(tǒng)之間的協(xié)同演化以及早期生命起源提供了新的思路和方向。

        (馨 婭)

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