《自然-微生》:新“生命树”绘制完成 新1千菌/230万种

顾汉现

作者：Jillian F. Banfield

来源：《自然—微生物学》

发布时间：2016/4/21 10:44:30

新“生命树”绘制完成



新生命树的展开视图。新成员包括一群被称为CPR（candidate phyla radiation）的细菌，即图片当中的紫色部分。人类则在右下角的绿色部分之内。

如果跟踪每一种生物的时间足够长，你会发现它们拥有共同的祖先。1837年，达尔文首次用“生命树”将植物、动物和细菌的“血缘关系”联系起来。随着人类对物种的认识不断丰富，生命树也渐渐丰满。近日，美国加州大学伯克利分校教授吉尔·班菲尔德（Jill Banfield）等科学家表示，经过15年的研究，他们新发现了1000多种新物种，大多数是细菌和被称为古生菌的单细胞微生物，这也意味着新生命树就此诞生。这项研究结果于16-4月11日发表在《自然·微生物学》杂志（Nature Microbiology）上。

“生命树是生物学上最重要的结构原则之一。”吉尔·班菲尔德说，“新的生命树不仅对研究微生物生态学的生物学家有用，也对寻找新基因的生物化学家及研究进化和地球史的科学家有用。”

“细菌和古生菌组成了生物多样性的大部分，”班菲尔德说，“这也是首个三维的基于基因组的生命树，包含了这些野生的微生物。新物种的发现表明，大多数人类肉眼可见的生命只代表了地球上生物多样性的很小一部分。”

达尔文之后，第一个“世界生命树（universal tree of life）”是由美国伊利诺伊大学的卡尔·乌斯（Carl Woese）教授以及其同事在1970年代基于达尔文的方式所绘制的。乌斯教授以三大树干方式呈现世界上的所知物种，分别是人类所属的真核生物，一些大肠杆菌所属的细菌，以及古菌。

生命树中，细枝尖端代表了今天地球上的生命，而连接到树干的分枝代表了彼此的进化关系。靠近树梢的分枝表明，这些生物有一个最近的共同祖先，靠近树干的分枝则表明他们的祖先在遥远的过去。

至今，生命树已连接了世界上230万的物种。在班菲尔德的研究结果知晓前，1000多种新增微生物“潜伏”在地球的各个角落与缝隙中。直到基因组研究后，技术的进步才让班菲尔德等科学家可以直接搜索到这些生命形式，而不是试图在实验室培养皿中将它们培养出来。

新生命树的绘制依赖于公开的基因组序列数据，新增的微生物来自不同的环境，包括人体肠道、毒废弃物场所的泥土、黄石国家公园的温泉、废弃矿山的有毒水坑、智利阿塔卡马沙漠盐滩、陆地和湿地沉淀物、湿草土壤，甚至海豚的嘴里。为了确定彼此亲缘并构建系统树，研究人员比较了16个核糖体蛋白质的氨基酸序列。

这些新发现的1000多种新微生物中有一半不能在培养皿中培养出来，因为它们不能独立存活，必须寄生在其他动物或微生物体内，以寄生虫、共生有机体或食腐动物的形式存在。

生命树的新成员包括一群被称为CPR（candidate phyla radiation）的细菌，它们形成了生命树中的一个主要分枝。这群细菌包含了近一半的生物进化多样性。班菲尔德说：“迄今为止，似乎CPR中的所有这些生物体有内共生的生活方式，或至少依赖于其他生物，获取绝大多数的基本代谢来源。”

该项研究的共同作者布雷特· 贝克（Brett Baker）称，“这难以置信的多样性意味着，生物数量也是难以置信的多，我们才刚刚开始探索其内部运作，这可能会改变我们的生物学认知。”（邢春燕）



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201642110443028439258.shtm