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更新:真核生物起源的奥秘

已有 6793 次阅读 2011-8-24 11:24 |系统分类:论文交流

    最近,国际上进化生物学领域的几位超级权威对PVC超门作为真核生物起源过度类型的看法提出了质疑。他们认为,PVC超门与真核生物的相似性更有可能是水平基因转移的结果。因此,本人也对介绍上述问题的博文更新一下,列上了最新的文献。
    当然,就如砷基生命一样,经过深入研究,确实有可能是空欢喜一场。但这些激动人心的问题,还是很有必要参与其中的(如果有研究基础和个人能力)。
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真核生物起源的奥秘:贡献远大于很多诺贝尔奖的发现步步逼

    教科书告诉我们,包括人类在内的很多生物都属于真核生物。这类生物的细胞相对复杂,包含线粒体、内质网等形态结构明 显的细胞器,遗传物质被生物膜包裹在一个叫做细胞核的结构中。相比之下,地球上的另外两类生物,真细菌和古细菌,结构就简单多了。在显微镜下看不到明显的 细胞器和内部结构。

    这么复杂的真核生物是怎样起源的呢?这是现代进化生物学的几大难题之一。有明确结论的是,线粒体和叶绿体分别由进入 细胞后与宿主细胞共生的细菌演化而来的。但内质网、细胞核是怎样起源的?细胞的主体(或宿主细胞)是什么样生物?古代的细菌是如何进入细胞的?真核生物起 源还有一系列问题有待解决。

    多年来,虽然相关学者做了一些合理的猜测,发表了很多假说。但由于缺乏证据,真核生物起源的问题一直没有明显进展。

    解决这些问题的关键在哪里呢?我们先回顾一下两栖动物起源的问题。发现了能够用肺呼吸、在泥沼中爬行的肺鱼时,人们 欢呼雀跃。这些鱼结构上介于鱼类和两栖类之间,看似是鱼和两栖类之间的过渡类型。可能的进化过程是:鱼类先进化成肺鱼,而后由肺鱼进化成两栖类(注:后来 这种学说有些争议,原因在于人们发现了比肺鱼更像过渡类型的物种,感兴趣网友自己google)。

    中间过渡类型的发现是揭示很多重要进化事件的关键。但是,之前,细菌就是细菌,古细菌就是古细菌,真核生物就是真核 生物,三个类群的差异太大。今天Science上发表的一篇展望文章,全面地索罗了真核细胞与细菌中的PVC超门(Planctomycetes, Verrucomicrobia and Chlamydiae superphylum)的相似之处。真核细胞和细菌的中间过渡类型跃然纸上。深入研究PVC超门各物种的生化遗传特征,与真核细胞做对比,将有望揭示真 核生物起源的奥秘。

    我们的973、国家重大研究规划目标是定位在各学科的重大理论问题。什么是重大理论问题?真核生物起源就是生命科学 的最重大理论问题之一。PVC超门细菌与真核生物的比较研究就是解决重大理论问题。呼吁国内微生物进化方面的研究人员,尤其是申请经费方面得心应手的高手 们,请关注PVC超门细菌与真核生物的比较研究。这个领域在酝酿重大发现,将要到来的这些发现,虽然可能得不了诺贝尔奖,但它们对人类认识自然的贡献将远 大于很多诺贝尔奖奖励的工作。

多说两句,我们应该重点资助什么研究,似乎是各大经费管理部门都喜欢资助国际上的热门领域。但问题是已经热起来了,意味着最重大的发现已然发现过了,后面就是修修补补了。更应该重视的是刚露出苗头,但尚未热起来的研究领域。在这些领域集中火力才有可能取得一些大的突破。

参考文献
Devos DP and Reynaud EG (2010)Intermediate Steps. Science 330: 1187-1188.
McInerney JO, Martin WF, Koonin EV, Allen JF, Galperin MY, Lane N, Archibald JM, and Embley TM. 2011. Planctomycetes and eukaryotes: A case of analogy not homology. Bioessays DOI: 10.1002/bies.201100045.


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