新研究揭示了生命最早的祖先之一

由布里斯托大学领导的国际研究小组揭示了地球最早的生态系统，表明在行星形成后的几亿年内，地球上的生命已经蓬勃发展。

当今所有生物都源自一个共同祖先，被亲切地称为 LUCA(最后的共同祖先)。

LUCA 是所有现代细胞生命(从细菌等单细胞生物到巨大的红杉树(以及我们人类))的假想共同祖先。LUCA 代表了生命之树的根，之后生命之树才分裂为如今公认的细菌、古细菌和真核生物。现代生命从 LUCA 进化而来，其来源多种多样：所有细胞生物都使用相同的氨基酸来构建蛋白质，共享能量货币 (ATP)，存在核糖体等细胞机制，以及与从 DNA 中存储的信息制造蛋白质相关的其他机制，甚至所有细胞生命都使用 DNA 本身作为存储信息的方式。

研究团队比较了现存物种基因组中的所有基因，计算了自它们在 LUCA 中拥有共同祖先以来，它们的序列中随时间发生的突变。

一些物种的分离时间可以从化石记录中得知，因此研究小组利用物理学中计算速度的熟悉方程的遗传等价物来计算 LUCA 的存在时间，最终得出的答案是 42 亿年前，即地球和太阳系形成后约四亿年。

布里斯托尔地球科学学院的合著者桑德拉·阿尔瓦雷斯-卡雷特罗博士说：“我们没想到 LUCA 会这么古老，距地球形成只有几亿年。然而，我们的研究结果符合现代对早期地球宜居性的看法。”

接下来，研究小组通过模拟现存物种的生理特征，追溯到 LUCA 的生命谱系，从而研究出 LUCA 的生物学特性。主要作者埃德蒙·穆迪博士解释说：“基因的进化史因其谱系之间的交换而变得复杂。我们必须使用复杂的进化模型来协调基因的进化史和物种的谱系。”

布里斯托尔生物科学学院的合著者汤姆·威廉姆斯博士说：“这里真正的优势之一是将基因树物种树协调方法应用于代表古细菌和细菌生命主要领域的如此多样化的数据集。这使我们能够有信心地说出并评估 LUCA 如何生存的信心程度。”

合著者戴维德·皮萨尼 (Davide Pisani) 教授表示：“我们的研究表明，LUCA 是一种复杂的生物，与现代原核生物没有太大区别，但真正有趣的是，它显然拥有早期的免疫系统，这表明即使在 42 亿年前，我们的祖先也在与病进行备竞赛。”

共同作者蒂姆·伦顿(埃克塞特大学地理学院)表示：“很明显，LUCA 正在开发和改变其环境，但它不太可能独自生活。它的废物可能是其他微生物(如产甲烷菌)的食物，这将有助于创建一个循环生态系统。”

“这项研究采用的发现和方法还将为未来的研究提供参考，这些研究将根据地球历史更详细地探讨原核生物的后续进化，包括研究较少的古菌及其产甲烷代表，”论文合著者、荷兰皇家海洋研究所的安雅·斯潘教授补充道。

合著者菲利普·多诺霍教授表示：“我们的研究汇集了多个学科的数据和方法，揭示了早期地球和生命的奥秘，而这些奥秘是任何一门学科都无法单独实现的。它还展示了早期地球上生态系统的建立速度有多快。这表明，在宇宙的其他地方，类似地球的生物圈中可能也存在着生命。”

该研究还涉及伦敦大学学院 (UCL)、乌得勒支大学、布达佩斯生态研究中心和冲绳科学技术研究生院的科学家。

本研究由约翰·邓普顿基金会资助。本出版物中表达的观点均为作者的观点，并不一定反映约翰·邓普顿基金会的观点。

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