如果伍斯進化樹正確、古菌與真核生物在進化歷程中的分歧晚于兩者與細(xì)菌的分歧的話,那么怎樣才能解釋上面這些結(jié)果呢?
根據(jù)細(xì)胞進化研究中流行的內(nèi)共生假說,真核細(xì)胞細(xì)胞器(線粒體、葉綠體)的產(chǎn)生源于細(xì)菌與原真核生物在進化早期建立的內(nèi)共生關(guān)系。在這種關(guān)系中,真核細(xì)胞提供穩(wěn)定的微環(huán)境,內(nèi)共生體(細(xì)菌)則提供能量,久而久之,內(nèi)共生體演變?yōu)榧?xì)胞器。真核生物細(xì)胞核中一部分源于細(xì)菌的基因可能來自線粒體,這些為數(shù)不多的基因通常編碼重新運回線粒體的蛋白質(zhì)分子。可是,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多源于細(xì)菌的核基因編碼那些在細(xì)胞質(zhì)、而不是線粒體中起作用的蛋白質(zhì)。那么,這些基因從何而來呢?顯然,內(nèi)共生假說已不足以挽救伍斯進化樹。
不過,伍斯進化樹也不會輕易倒下,支撐它的假說依然很多。最近,有人提出了新版的“基因水平轉(zhuǎn)移”假說。根據(jù)這個假說,基因組的雜合組成是進化過程中不同譜系間發(fā)生基因轉(zhuǎn)移造成的。一種生物可以采用包括吞食等方式獲得另一種、親緣關(guān)系也許很遠的生物的基因。伍斯推測,始祖生物在演化形成細(xì)菌、古菌和真核生物三大譜系前,生活于可以相互交換基因的“公社”中,來自這個“史前公社”的生物可能獲得了不同的基因遺產(chǎn)。這一切使得進化樹難以枝杈分明。不過,伍斯相信,基于SSU rRNA的進化樹在總體上是正確的,三種生命形式是存在的。
爭論在繼續(xù)
三年前詹氏甲烷球菌基因組序列的發(fā)表,似乎預(yù)示著一場延續(xù)了20多年的、關(guān)于地球上到底有幾種生命形式的爭論的終結(jié)。古菌似乎被認(rèn)定為生命的第三種形式。如今,僅僅過了三年,即使最樂觀的人都無法預(yù)料伍斯進化樹的命運。這場仍在繼續(xù)的爭論中,盡管古菌的分類地位遭到質(zhì)疑,但古菌這一生命形式的獨特性依然得到不同程度的肯定。
目前,古菌研究正在世界范圍內(nèi)升溫,這不僅因為古菌中蘊藏著遠多于另兩類生物的、未知的生物學(xué)過程和功能,以及有助于闡明生物進化規(guī)律的線索,而且因為古菌有著不可估量的生物技術(shù)開發(fā)前景。古菌已經(jīng)一次又一次讓人們吃驚,可以肯定,在未來的歲月中,這群獨特的生物將繼續(xù)向人們展示生命的無窮奧秘。
日本海洋研究開發(fā)機構(gòu)和德國不來梅大學(xué)的科學(xué)家日前在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告說,他們分析了從日本紀(jì)伊半島近海、加拿大和秘魯近海、黑海等世界16個海域挖掘的海底堆積物。這些堆積物來自日、德等國探測船對水深幾百米至2000米的海洋底部進行的鉆探。
根據(jù)美國科學(xué)家伍斯提出的學(xué)說,生物可分為真細(xì)菌、古細(xì)菌和包括動植物在內(nèi)的真核生物三大類。此前一直有看法認(rèn)為,海底之下的地層中主要生存著真細(xì)菌。但日、德科學(xué)家的最新分析結(jié)果卻表明,真細(xì)菌多生活在海底之下10厘米以內(nèi)的淺層堆積物中,而更深處地層中古細(xì)菌平均占到87%,真細(xì)菌只占13%。
科學(xué)家推測,按照換算成碳元素來衡量,整個地球海底之下地層中的古細(xì)菌總量可達900億噸,相當(dāng)于陸地土壤中各種微生物總量的3倍以上。
古細(xì)菌是一類很特殊的細(xì)菌,多生活在海底熱溢口以及高鹽、強酸或強堿性水域等極端環(huán)境中。此次在海底發(fā)現(xiàn)大量古細(xì)菌,將有助于研究古細(xì)菌如何適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境而獨立進化。