发现一个已经消失的世界

作者: 糖兽

来源: 《自然》

发布日期: 2023-06-12 21:01:03

科学家在一项新研究中发现,真核生物的最后的共同祖先应该在大约18亿年前到12亿年前就已经出现,这一发现解决了早期化石记录和分子学研究之间的不一致性。

我们周围的所有动物、植物、真菌,都是由复杂细胞构成的真核生物。与细菌和古菌相比,真核生物的细胞通常更大,它们的遗传物质被包裹在细胞核中,并且具有包含内质网在内的细胞膜网络。所有真核生物的细胞膜中,都有各种不同的类固醇存在。类固醇可以增加膜的流动性,改变它们的弯曲度。科学家认为,类固醇应该存在于所有现代真核生物的最后的共同祖先中。因此,古生物学家也将类固醇视为古老岩石中存在真核生物的生物标志物。

从化石记录来看,真核生物看起来应该是从8亿年前才开始慢慢出现并逐渐繁荣的,在更早的时间里应该极为罕见。因为科学家还没有在更早的元古宙(约16亿年前到8亿年前)的古老岩石中,发现类固醇的痕迹。然而,分子学研究却表明,真核生物的最后的共同祖先应该在大约18亿年前到12亿年前就已经出现。这种不一致造成了很多困惑。

现在,在一项新发表于《自然》的研究中,一组国际古生物学家在中元古宙的化石记录中发现了丰富的“原类固醇”,经过分析发现,这些原类固醇是由此前未知的真核生物产生的。这些生物在大约16亿年前到8亿年前的水生环境中大量存在,有别于我们所知的现代真核生物,它们适应的是一个大气中氧气比现如今少得多的世界。寻找中间体。在某种程度上,这一研究与著名的生化学家康拉德·布洛赫30年前的想法有关。

1964年,布洛赫因发现使细胞产生类固醇的生化途径,而获得诺贝尔生理学或医学奖。1994年,他在一篇论文中提出,在他发现的生化途径中,一些短暂出现的中间体可能并不总是中间体,从整个进化史来看,它们在某个进化阶段可能是终产物。但是,布洛赫并不认为我们有机会找到这些古老的中间体,因为他认为这些中间体的化学性质不稳定,难以留存在沉积物中。然而,在新的研究中,研究人员认为布洛赫的这一观点值得被验证。

通过采用多种技术,研究人员首先将各种现代类固醇,转化为它们的化石化的对应物。他们合成了一些这样的对应物分子,几十年来,这些分子一直被科学家们所忽视。接着,他们将这些分子置于加热和加速老化的条件下,看会发生什么。结果发现,这些分子虽然可能会失去几个原子,但大多数都能安然无恙。有了这些信息,研究人员梳理了数十块来自世界各地的水环境中的古老岩石,并发现了这些“原类固醇”的广泛痕迹。

这些岩石样本可以追溯到地球的不同时期,表明在大约16.4亿年前到8亿年前,产生了这些“原类固醇”的真核生物在水环境中大量存在。

窥探消失的世界。“原类固醇”的发现,使我们更接近于了解我们最早的祖先是如何生活和进化的。这些新的研究结果表明,真核生物在更早期的时候就已经数量丰富、分布广泛了,比早期生化证据所显示的还要早得多。这些发现不仅扩展了目前真核生物的分子记录,使传统化石的地质记录与化石脂质分子的地质记录相一致,还让我们得以窥见一个早已消失的古老微生物世界。这些微生物曾经在海洋中繁衍,并可能最终产生了现代植物和动物。

值得一提的是,研究人员指出,尽管他们相信这些“原类固醇”是由真核生物产生的,但这并不能排除古菌也制造了一部分这些“原类固醇”的可能性。研究人员将进行更多的研究,来评估有多少比例的“原类固醇”,可能是由古菌产生的。

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