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神秘海藻重写绿色植物进化史

时间:2016-05-11 22:27来源:中国科学报   作者:未知 阅读:

一种神秘的深海海藻在距今5.4亿年前与绿色植物家族中的其他成员分道扬镳,并最终进化出了独立于其他所有海洋或陆地植物的复杂结构。

这一发现颠覆了有关植物界早期进化的传统观点。比利时根特大学进化生物学家Frederik Leliaert表示:“人们总是假设,在绿色植物的家系中,所有的早期分支都是单细胞生物。”他说:“让人感到奇怪的是,在这些生物中,一种肉眼可见的 海藻脱颖而出。”所有海藻的近亲都是单细胞浮游生物。研究人员在5月9日的《科学报告》上发表了这一研究成果。

之前对于这种奇怪的海洋生物只有极少数的物种描述,它被称为Palmophyllales。它们通常都生存于海洋深处,与海洋表面的距离至少超过80米。

5年前,作为一个研究团队的成员之一,Leliaert与同事第一个研究了这种生物的基因组。然而尽管它表面看起来非常像许多绿藻类生物,但这种深海绿藻 最终被证明与任何其他绿藻或陆地植物的亲缘关系都非常遥远。在这一点上,科学家能做的仅仅是表明这一物种是非常不同的。

如今,利用2010年“深水地平线”石油泄漏后在墨西哥湾获得的样本,研究人员已经绘制了这一神秘海藻在生命树上的位置。随着新一代测序技术在价格上的下 降——测定Palmophyllales叶绿体(一个植物细胞中产生能量的结构)的基因组大约需要8000美元,这项研究变得愈发可行。

有了更多的基因在手,科学家便可以更好地将Palmophyllales与日益增长的绿藻集合进行比较。同时还使得研究人员能够利用系统发生软件精确定位Palmophyllales何时与其他相关物种分道扬镳。

事实证明,这种深海海藻与其他绿色植物的分离在绿色植物自身分裂成两个主要谱系后便发生了,当时绿色植物也是新奇的暴发户。

美国加利福尼亚大学伯克利分校植物学家Brent Mishler认为这项新的研究是令人信服的。他说:“它确定了物种之间的相互关系。”Mishler指出:“绿色植物是生命之树中最多元化的一个分支, 有范围从单细胞浮游生物到红杉树的50万个物种。这篇论文为解释这个巨大而重要的世系是如何开始的作出了重要贡献。”

然而尽管Palmophyllales很早便从其他植物中分离出来,其宏观规模可能并未成熟直至后来的进化。并且Leliaert表示,他小心翼翼地将这 种海藻称为“单细胞生物”,这是因为它的细胞是未分化的并且悬浮在一种硬胶上。尽管如此,他说,整个植物具有一种独特的结构,包括像根一样的固着根,一条 茎与叶片。然而科学家尚没有搞清植物的细胞之间是如何传递信息的。

对于大学公园市马里兰大学分子组织学家Charles Delwiche来说,这一研究成果表明人们对于绿藻的了解是多么有限,尽管正是这些植物最终造成了陆地植物的兴起。Delwiche同时还是资助这项研究的“组装绿色藻类生命之树”计划的首席研究员之一。

“我们还需要在这些世系中进行更多的抽样研究。”Delwiche说,“我认为生命之树将更加繁茂。”

海藻是海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海洋藻类的总称,是生长在海中的藻类,是植物界的隐花植物,藻类包括数种不同类以光合作用产生能量的生物。它们通常固 着于海底或某种固体结构上,是基础细胞所构成的单株或一长串的简单植物,是一种大量出现时分不出茎或叶的水生植物。以海藻为名的生物囊括了很多种,这些形 体差异巨大、横跨了多种生命体,共同点主要是生活在海水中,可以通过自身体内的色素体以及光合作用来合成有机物


(责任编辑:泉水)
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