新研究揭示了十億年前出現的複雜綠色生物
哥廷根大學的研究小組正在領導一項有關多細胞出現的調查。在所有進行光合作用的生物中,陸生植物的身體複雜程度。這種形態是如何出現的呢?哥廷根大學領導一個科學家小組深入研究了鍊格植物(包括陸地植物和許多綠藻)形態複雜性的演化史。

研究中調查的不同藻類樣本,全部儲存於哥廷根大學的藻類培養收藏館。圖片來源:Tatyana Darienko
他們的研究使他們能夠回到過去,研究早在祖先出現之前就已經出現的藻系。他們的研究結果修正了人們對一組絲狀藻類祖先關係的認識,這些藻類比祖先利用現代基因定序數據,研究人員將多種細胞性的出現時間準確到了近十億年前。研究結果發表在《當代生物學》(Current Biology)雜誌上。
最近研究的重點是藻類Klebsormidiophyceae,這是一類能夠在全球不同生境棲息地而聞名的綠藻。研究小組進行了廣泛的採樣,調查了從溪流、河流和湖岸到沼澤、土壤、天然岩石、樹皮、酸性採礦後場地、沙丘、城市牆壁和建築物外牆等各種棲息地。

絲狀藻類 Klebsormidium crenulatum 的細胞影像,是一種陸棲藻類,由於細胞壁很厚,因此具有頂端的抗乾燥能力。(比例尺為 10 微米,實際 0.01 毫米)。圖片來源:Tatyana Darienko
哥廷根大學保存學和串聯研究所的塔季揚娜-達連科博士說:「這些微小健壯的小生物在形態上具有如此高的多樣性,而且能夠很好地適應有時非常星系的生活環境,這真是令人著迷。”
這次全面採樣的目的是了解克雷伯蟲藻的全球分佈圖,強調它們的分佈、生態意義和隱藏的多樣性。根據模式佈局的遺傳數據,研究人員進行了「分子鐘分析」。
在研究Klebsormidium藻複雜性的演化史時,研究人員面臨著使用傳統標記解析系統發育關係的挑戰。為了解決這個難題,他們採用了來自不同大陸和棲息地的24個分離物的解析組中獲得了數百個基因。
萊布尼茲生物多樣性多樣性分析研究所的 Iker Irisarri 博士解釋說:「我們的方法被稱為系統發生組學,是透過整個基因組或基因組的大部分來重建演化史。這種微妙的強大方法可以非常精確地重建演化關係」。

多細胞藻類Streptosarcina arearia的細胞影像,它是另一種陸生藻類,棲息於乾旱和熱帶地區。(比例尺為10微米,相當於0.01毫米)。圖片來源:Tatyana Darienko
他們的研究揭示了一種新的生命系統發生組學樹,該樹分為三個綱。哥廷根大學應用生物資訊學博士研究員 Maaike Bierenbroodspot 表示:「對發生組框架和分子時鐘的深入研究揭示了Klebsormidiophyceae的古代祖先——一個在數百萬年前茁壯成長的多細胞實體,其後代在8億多年前就開始分裂三個不同的分支。”
這些結果被用來探索鍊格藻多細胞性的演化歷史。研究表明,陸生植物、其他鍊格藻和Klebsormidiophyceae藻的古老共同祖先已經是多細胞的。哥廷根大學微生物學和關聯研究Jan de Vries教授總結道:“這一發現揭示了鍊格藻細胞多性的遺傳潛力,表明這一關鍵特徵起源於近十億年前的遠古時代。”
編譯來源:科技日報