真核生物早期进化的时间表揭晓

通过分析成千上万个基因的重复，研究人员重建了导致真核细胞产生的进化事件，真核细胞几乎是您用肉眼可以看到的所有生命的先兆。从简单的细菌细胞到复杂的真核细胞的进化时间表与以前所想的不同。这项研究是巴塞罗那IRB的比较基因组学实验室与乌得勒支大学之间的一项合作研究，已发表在《自然生态与进化》上。

生命进化中最重要且令人费解的事件之一就是第一批复杂的 真核细胞的起源。我们可以用肉眼看到的几乎所有生命形式，例如藻类，植物，动物和真菌，都是由被称为“真核生物”的复杂细胞组成的。生物医学研究(IRB Barcelona)和巴塞罗那超级计算中心(BSC-CNS)以及乌特勒支大学的Berend Snel得出的结论是，第一个掺入线粒体的细胞(被认为是增加真核细胞复杂性的关键步骤)已经在结构和功能上呈现出类似真核生物的复杂性，这种情况在某些古细菌基因组中观察到的复杂性迹象与线粒体在触发真核生物中的作用之间建立了桥梁。

Gabaldón解释说：“线粒体的获得被认为是真核细胞复杂性发展的关键的第一步或最后一步。” “我们的发现表明这确实是至关重要的事件，但是它发生在细胞复杂性已经增加的情况下。”

复杂性是生活多样化的序幕

在地球生命历史的前半部分，唯一的生命形式是相对简单的细菌细胞。第一作者朱利安·沃斯伯格(Julian Vosseberg)解释说：“真核细胞更大，含有更多的DNA，并且由各个部分组成，每个部分都有各自的任务。” “从这个意义上讲，您可以将细菌细胞与一个帐篷进行比较，而真核细胞更像是带有多个房间的房屋。”

由于没有中间形式，生物如何以及何时将帐篷换成房屋仍然是一个谜。在进化过程中的一个重要时刻是线粒体的起源，真核细胞的功能作为他们的“发电厂的组成部分。”线粒体曾经自由生活的细菌，但在进化过程中，它们是由今天的真核生物的祖先吸收的细胞，作为基因重复数据删除可能开车在细胞复杂性的增加，研究人员试图重建基于这些基因变化的进化事件。

用于进化路径重建的生物信息学

“我们可以利用当代物种的DNA来重建进化事件。我们的基因是在进化史上形成的。在那段时间里，它们已经发生了巨大的变化，但它们仍然保留着遥远的过去。” 弗斯伯格补充说：“我们拥有来自各种生物的大量遗传材料，我们可以使用计算机来重建成千上万个基因的进化，包括古老的基因复制。这些重建使我们能够发现重要基因的时机。中间步骤。”

乌特勒支大学的共同通讯作者贝伦德·斯内尔(Berend Snel)说：“科学家们没有这些事件的时间表。但是现在，我们设法重构了一个大致的时间表。” 为了实现这一目标，研究人员采用了Gabaldon实验室开发的现有方法来创建新协议，从而产生了新颖的见解。这些表明甚至在与线粒体共生之前，已经进化出许多复杂的细胞机制，包括细胞内和细胞骨架内运输的发展。Snel说：“共生并非是其他一切的催化剂。我们在很早的时候就观察到了基因复制的峰值，这表明细胞的复杂性在此之前就已经增加了。”

“我们的研究表明，获得线粒体内共生体的祖先宿主已经在动态细胞骨架和膜运输方面发展了一些复杂性。”Gabaldón说。“这可能有利于与其他微生物(包括线粒体祖先)建立共生联系，而后者最终已整合。”