已灭绝的原始生物世界的遗迹被发现

2025-07-13 11:42来源:本站

  

  

  艺术家想象的“原甾醇生物群”的原始真核生物聚集在海底的细菌席上。根据分子化石,原甾醇生物群的生物大约在16亿到10亿年前生活在海洋中,是我们已知最早的祖先。资料来源:由TA 2023在中途编排

  到目前为止,某些生物标记物,即“原类固醇”,作为原始生命的化石见证,一直被忽视。

  新发现的生物标记指向了一系列以前未知的生物,它们主宰着地球上的复杂生命大约10亿年前。它们不同于我们所知的复杂的真核生物,如动物、植物和藻类,在细胞结构上也不同于我它适应了一个大气中氧气比现在少得多的世界。一个能包括GFZ地球化学家Christian Hallmann在内的一组研究人员现在报告了这一进化领域的突破这篇论文发表在《自然》杂志上。

  此前不为人知的“原类固醇”在整个地球中世纪都显示出惊人的丰富。原始分子是在真核生物复杂性的早期阶段产生的,将目前的类固醇化石记录延长到8亿到16亿年前。真核生物是包括所有动物、植物和藻类在内的生命王国的统称,它与细菌的区别在于具有包括细胞核在内的复杂细胞结构,以及更复杂的分子机制。

  “这一发现的亮点不仅仅是对真核生物现有分子记录的扩展,”Hallmann说,“考虑到包括我们人类在内的所有现代真核生物的最后一个共同祖先很可能能够产生‘常规’的现代固醇,那么产生这些罕见特征的真核生物很有可能属于系统发育树的主干。”

  对一个失落世界的前所未有的一瞥

  这个“茎”代表了共同的祖先谱系,是所有现存真核生物分支的前身。它的代表早已灭绝,但它们的性质细节可能会为复杂生命进化的环境提供更多的线索。尽管还需要更多的研究来评估有多少比例的原类固醇可能有罕见的细菌来源,但这些新分子的发现不仅使传统化石的地质记录与化石脂质分子的地质记录相一致,而且使人们对一个失落的古代生命世界有了罕见的、前所未有的一瞥。以大约8亿年前现代类固醇化石的首次出现为标志的茎类真核生物的竞争性消亡,可能反映了日益复杂的生命进化过程中最深刻的事件之一。

  该研究的第一作者、不来梅大学的Benjamin Nettersheim补充说:“几乎所有的真核生物都能合成类固醇,比如人类和大多数其他动物产生的胆固醇。由于人体胆固醇水平升高对健康有潜在的不利影响,从医学的角度来看,胆固醇并没有得到最好的声誉。”然而,这些脂质分子是真核细胞膜的组成部分,在那里它们有助于各种生理功能。通过在古代岩石中寻找类固醇化石,我们可以追踪日益复杂的生命的进化。”

  诺贝尔奖得主认为不可能的事情……

  诺贝尔奖得主康拉德·布洛赫(Konrad Bloch)在近30年前的一篇文章中就已经对这种生物标志物进行了推测。布洛赫认为,现代类固醇生物合成中的短寿命中间体可能并不总是中间体。他认为,在整个地球历史上,脂质生物合成是与不断变化的环境条件同步进化的。与布洛赫(Bloch)相反,内特斯海姆(Nettersheim)开始在古代岩石中寻找原类固醇,这些岩石沉积的时期,这些中间产物实际上可能是最终产物。布洛赫认为这些古老的中间产物永远不会被发现。

  但是如何在古代岩石中找到这些分子呢?“我们采用了多种技术组合,首先将各种现代类固醇转化为化石等效物;否则我们甚至都不知道要找什么,”澳大利亚国立大学教授约亨·布罗克斯说,他与奈特斯海姆共同撰写了这项新研究。几十年来,科学家们一直忽视这些分子,因为它们不符合典型的分子搜索图像。“一旦我们确定了目标,我们就发现,从世界各地数十亿年前的水道中提取的数十块其他岩石中,也渗出了类似的化石分子。”

  含有这种生物标志物的最古老的样本来自澳大利亚的巴尼溪组,有16.4亿年的历史。其后8亿年的岩石记录只显示了原始真核生物的分子化石,而现代真核生物的分子特征在托尼期首次出现。根据Nettersheim的说法,“托尼转变是我们星球历史上最深刻的生态转折点之一。”Hallmann补充说:“原始茎类和现代真核生物的代表,如红藻,可能已经共同生活了数亿年。”

  然而,在这段时间里,地球大气中的氧气越来越丰富——这是蓝藻和第一批真核藻类的代谢产物,对许多其他生物来说是有毒的。后来,全球性的“雪球地球”冰川作用发生了,原甾醇群落基本上灭绝了。所有现存真核生物的最后一个共同祖先可能生活在12亿到18亿年前。它的后代很可能能够更好地适应高温和低温以及紫外线辐射,并取代了它们的原始亲戚。

  由于所有的茎类真核生物早已灭绝,我们永远无法确切地知道我们的大多数早期亲戚是什么样子,但艺术上的努力已经创造了初步的可视化(见附件图片),而原始类固醇可能最终会让我们对它们的生物化学和生活方式有更多的了解。“地球在其历史的大部分时间里都是一个微生物世界,几乎没有留下什么痕迹。”Nettersheim总结道。澳大利亚国立大学、MARUM和GFZ的研究继续追寻我们存在的根源——原甾醇的发现现在使我们更接近于理解我们最早的祖先是如何生活和进化的。

  有关这项研究的更多信息:科学家在数十亿年前的岩石中发现了我们早期祖先的“失落世界”

  参考文献:《复杂生命的失落世界和真核王冠的晚期崛起》,作者:Jochen J. broks、Benjamin J. Nettersheim、Pierre Adam、Philippe Schaeffer、Amber J. M. Jarrett、Nur g

  neli、Tharika Liyanage、Lennart M. van Maldegem、Christian Hallmann和Janet M. Hope, 2023年6月7日,Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06170 - w

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