Science:植物或存在单一祖先

关键词:Science,植物,祖先,蓝细菌

近日,一个国际科学研究小组分析了一种原始微藻类的DNA,进一步研究,他们发现,地球上所有的植物只有单一的祖先。

自从1960年开始,科学家们就一直在争论着,在10亿和15亿年前世界上第一个植物种是怎么出现的,更为人普遍接受的是植物王国仅有一个单一的祖先,是当质体和氰基细菌(蓝细菌)共生的时候形成的,这项最新的研究增加了这种假设的砝码。质体是包含叶绿体的一系列细胞器,叶绿体可以使植物和一些藻类变绿,因为这些植物和藻类含有叶绿素,可以将光能量转化为自身细胞的能量,也就是众所周知的光合作用。

质体最早是在绿色植物、灰藻(glaucophytes)、红藻中发现的,也就是最早的原生质体,他们最初只是蓝细菌,后来变得慢慢掺和进细胞,灰藻是在淡水中发现的呈蓝绿色的藻类,目前知道的只有13个种,目前很少被研究,有一些科学家认为这些藻类是最早最原始的藻类。

美国新泽西州Rutger大学的生物信息学家Dana Price教授领导的这项研究,研究小组分析了最原始的藻类glaucophyte Cyanophora paradoxa的质体DNA,并且和其它藻类的质体DNA进行比较,Cyanophora paradoxa的DNA分析结果给了我们关于最早期蓝细菌进化的一些线索,尽管它含有淀粉生物合成和发酵所需要的一些基因,但是我们也发现了很多基因类似于古细菌的一些基因,比如说衣原体样的一些细菌。

来源于衣原体样的细菌的基因可以将光合作用的产物从质体输送至其它细胞,也可以将光合产物进行聚合成多糖类用以储存。遗传学分析建议,蓝细菌的掺入只发生了一次,而且需要和宿主细胞进行合作,蓝细菌(现在可以称为质体)可以通过日光来制造食物,而其它细菌则将光合作用产物为宿主所利用。来自实验室的研究者Bhattacharya博士表示,三种混合组合一起形成了新的细胞器,但是在细胞壁形成之前,这些基因得到了多重路径资源的补充,大约在6000年前,一种变形虫-Paulinella也被掺和进来和蓝细菌一起进行光合作用,研究者们现在正在分析这种变形虫以便更好地理解这个过程。目前研究者的研究成果发表在近日的杂志Science上。(生物谷:T.Shen编译)

Cyanophora paradoxa Genome Elucidates Origin of Photosynthesis in Algae and Plants

Dana C. Price1, Cheong Xin Chan1,*, Hwan Su Yoon2,3, Eun Chan Yang2, Huan Qiu2, Andreas P. M. Weber4, Rainer Schwacke5, Jeferson Gross1, Nicolas A. Blouin6, Chris Lane6, Adrián Reyes-Prieto7, Dion G. Durnford8, Jonathan A. D. Neilson8, B. Franz Lang9, Gertraud Burger9, Jürgen M. Steiner10, Wolfgang Löffelhardt11, Jonathan E. Meuser12, Matthew C. Posewitz13, Steven Ball14, Maria Cecilia Arias14, Bernard Henrissat15, Pedro M. Coutinho15, Stefan A. Rensing16,17,18, Aikaterini Symeonidi16,17, Harshavardhan Doddapaneni19, Beverley R. Green20, Veeran D. Rajah1, Jeffrey Boore21,22, Debashish Bhattacharya1,†

The primary endosymbiotic origin of the plastid in eukaryotes more than 1 billion years ago led to the evolution of algae and plants. We analyzed draft genome and transcriptome data from the basally diverging alga Cyanophora paradoxa and provide evidence for a single origin of the primary plastid in the eukaryote supergroup Plantae. C. paradoxa retains ancestral features of starch biosynthesis, fermentation, and plastid protein translocation common to plants and algae but lacks typical eukaryotic light-harvesting complex proteins. Traces of an ancient link to parasites such as Chlamydiae were found in the genomes of C. paradoxa and other Plantae. Apparently, Chlamydia-like bacteria donated genes that allow export of photosynthate from the plastid and its polymerization into storage polysaccharide in the cytosol.

(责任编辑:lijia)

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