真细菌是地球上最丰富和代谢多样的细胞生命形式;是生物分类的三原界(真细菌、古细菌和真核生物)之一。构建有根系统发育树有利于解释生物多样性和理解进化早期生命的性质。此前的研究多以古细菌作为Outgroup 用于确定真细菌进化树的根部位置;但由于古细菌和真细菌进化中分叉较长,可能使得进化树失真。对根的位置往往存在争议;此前一项研究鉴定出一个叫做Candidate Phyla Radiation (CPR)神秘分支靠近真细菌进化树的根部,最早和其他所有真细菌发生进化分支。

近日,英国布里斯托大学Tom A. Williams、匈牙利厄特沃什·罗兰大学Gergely J Szöllősi和澳大利亚昆士兰大学Philip Hugenholtz 等多个团队合作,报道了新一版的真细菌有根系统发育树;其构建过程无需参考 Outgroup 。
 
从这一版进化树可见,真细菌首先分叉到两个主要分支 Terrabacteria 和 Gracilicutes ,它们包含了几乎所有已知的真细菌;另外有一个门Fusobacteriota不属这两个分支,归于第三个分支。与之前报道不同,这项分析强烈反对CPR靠近进化树的根部;而是认为CPR是Terrabacteria中Chloroflexota 的姐妹谱系。基于这项研究,推测真细菌的最后一个共同祖先(last bacterial common ancestor, LBCA) 是一个自由生活的鞭毛杆状细胞,具有双层膜和脂多糖外层,III型CRISPR-Cas系统,IV型菌毛,具有通过趋化性感知和反应的能力。研究还分析了基因家族和基因的传质传播比例;就基因家族而言,大多数基因家族(92%)都有基因垂直传递的证据;就基因而言,约三分之二(68%)的基因传递是垂直的。
 
新版真细菌有根进化树为解释真细菌进化提供了一个有意义的参照系。
 
论文发表于Science,题目为A rooted phylogeny resolves early bacterial evolution.   
 

(杨俊杰 摘译)

 

 


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