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科学家构建新的生命树

来源/作者:alax   发表时间:2016-04-13 10:21:19  
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  4月11日在《Nature Microbiology》发表的一项研究中,科学家们构建了了一种新的生命之树,显示了所有已知生物之间的关系,通常分类学家们分成三个领域:真核生物、细菌和古生菌。这个新的生命树的最大分支,是由对科学界来说全新的细菌组成。

 

 4月11日在《Nature Microbiology》发表的一项研究中,科学家们构建了了一种新的生命之树,显示了所有已知生物之间的关系,通常分类学家们分成三个领域:真核生物、细菌和古生菌。这个新的生命树的最大分支,是由对科学界来说全新的细菌组成。

这项研究的负责人、加州大学伯克利分校的Jillian Banfield指出,这个生命树的重要特性在于,有那么多的主要血统没有孤立的代表——也就是说,它们当中没有一种曾在实验室进行过单独培养。她补充道:“我们周围的大部分世界,居住着我们一无所知的生物。”

佛罗里达自然历史博物馆的Doug Soltis没有参与这项研究,但是他指出:“这是一个很大的进步。”Soltis带领构建了一个开放获取的系统发生树,于去年发表,这个系统树将现有的分支整合在一起,构建了一个包括230万种生物的分支,其中几乎没有微生物。他告诉The Scientist杂志:“如果你对生命之树感兴趣,这正是你想看到的,因为我们构建的,只是一个起点,特别是在这棵系统树中,细菌未被充分地代表。”

加州大学戴维斯分校的进化生物学家Jonathan Eisen没有参与这项研究,但是他在论文提交之前进行了评论,他解释说,生命之树已经断断续续地构建出来。生命之树的迭代包括真核生物-原核生物二分法、“五国”系统和物种三域分类系统,微生物学家Carl Woese在1987年一篇具有里程碑意义的的论文中有过概述。”

这个新的生命树,依靠公开的基因组序列数据,补充了研究者自己的宏基因组序列——包括1000多种微生物,它们的基因组之前是不可用的。这些物种是从各种各样的环境中采样的,包括含水层和两头海豚的嘴。为了确定亲缘并构建系统树,研究人员比较了16个核糖体蛋白质的氨基酸序列。

这个新生命树的神秘分支——叫做Candidate Phyla Radiation (CPR),是巨大的:在整个生命树中有大约三分之一的遗传多样性——像真核生物和古菌组合那么多——是来自于CPR,本研究共同作者Laura Hug——曾经是Banfield实验室的成员,现在是加拿大滑铁卢大学的科学家,在一封电子邮件中这样说,目前,整个群组只有一个孤立的代表。

CPR的成员共有独特的生物特性。Banfield说:“迄今为止,似乎CPR中的所有这些生物体有内共生的生活方式,或至少依赖于其他生物,获取绝大多数的基本代谢来源。”

从CPR细菌分离的许多基因在功能上是未知的,因此,Banfield说,该生命树可能代表“生物技术的一种丰富的信息来源。”

Eisen指出,沿着这些路线,这些系统进化树的一个好处在于,它们可以帮助寻找新的生物功能:“要发现一种新功能,最好一种方法是,转到一种与其他生物亲缘关系比较远的生物。”

推荐原文摘要:
A new view of the tree of life
Abstract: The tree of life is one of the most important organizing principles in biology. Gene surveys suggest the existence of an enormous number of branches, but even an approximation of the full scale of the tree has remained elusive. Recent depictions of the tree of life have focused either on the nature of deep evolutionary relationships or on the known, well-classified diversity of life with an emphasis on eukaryotes. These approaches overlook the dramatic change in our understanding of life's diversity resulting from genomic sampling of previously unexamined environments. New methods to generate genome sequences illuminate the identity of organisms and their metabolic capacities, placing them in community and ecosystem contexts. Here, we use new genomic data from over 1,000 uncultivated and little known organisms, together with published sequences, to infer a dramatically expanded version of the tree of life, with Bacteria, Archaea and Eukarya included. The depiction is both a global overview and a snapshot of the diversity within each major lineage. The results reveal the dominance of bacterial diversification and underline the importance of organisms lacking isolated representatives, with substantial evolution concentrated in a major radiation of such organisms. This tree highlights major lineages currently underrepresented in biogeochemical models and identifies radiations that are probably important for future evolutionary analyses.

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