变形虫至少在7.5亿年前实现多样化远远早于预期

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

巴西研究人员重建了变形虫的进化历史，并证明在前寒武纪时期结束时，至少在7.5亿年前，地球上的生命比经典理论所建议的要多得多。

该研究得到了圣保罗研究基金会 - FAPESP的支持，揭示了Amoebozoa最大的群体Thecamoebae的八个新的祖先血统。Thecamoebians因其坚硬的外壳或外壳而被称为测试者。

地球大气层和气候变化演变的解释也受到发现变形虫比以前认为更加多样化的影响。

在这项发表在“当代生物学”杂志上的研究中，与美国密西西比州立大学的同事合作，隶属于巴西圣保罗大学生物科学研究所(IB-USP)的研究人员利用创新技术重建了系统发育Thecamoeba(进化)树，属于Arcellinida。

新的系统发育树是使用数学算法和今天在自然界中发现的19种arcellinids的转录组创建的。研究人员还确定了这组变形虫的假想祖先的形态和组成，并将它们与化石记录进行了比较。

结果显示，至少在7.5亿年前，thecamoebians的祖先已经在不断发展。这一发现表明，前寒武纪晚期比以前认为的更加多样化。

“我们结合了两个主要科学领域 - 古生物学和系统发育系统学，生物学领域重建了进化史，研究了生物之间的关系模式，从而得出了我们的结论。这样，我们就能解开其中一个结。在关于地球生命的进化理论中，“IB-USP教授，该文章的第一作者丹尼尔拉尔说。

变形虫的重新分类

研究人员完全拆除了之前对这种类型的人的分类。“我们成功地发展了一个强大的结构，并且首次发现了[来自7.5亿年前]的arcellinids的八个深层血统，其中没有任何已知的东西，”拉尔说。

旧的thecamoebian分类基于壳组成。“他们被分为凝集和有机。然而，从我们的分子重建，我们发现分类实际上是由壳形而不是组成决定的，”拉尔说。

他补充说，旧的分类已被质疑了好几年，但需要更多的证据来拆除它。以前的遗传研究表明，分类是不可持续的，但没有足够的数据来证明新分类的合理性。

“科学界怀疑arcellinid testate amoebae已经出现并进化到足以使大约7.5亿年前多样化。我们现在已经成功证明了这一假设，”他说。

过去和未来

根据Lahr的说法，该研究对微生物在地球上的进化方式提出了不同的看法。已故的前寒武纪被认为是一个生物多样性低的时期，只有少数细菌和一些原生生物。

“这是在8亿年前的这个时期，海洋被氧合。长期以来，氧气化被认为导致了真核生物，单细胞和多细胞生物的多样化，其中细胞的细胞核通过膜隔离，最终形成数百万年后，在寒武纪，宏观生物多样化，“拉尔说。

他补充说，该研究发表在“当代生物学”上，重点关注这一问题的细节。“我们表明，前寒武纪显然已经存在多样化，并且它可能与海洋氧化同时发生。更重要的是，地球物理学家发现这个过程很慢，可能持续了1亿年左右，”他说。

然而，科学家们不知道是什么压力引发了这种氧合作用。“无论原因如何，氧合最终导致更多的生态位，真核生物多样化，并且对生态位的竞争更加激烈。解决竞争的一种方法是使一些谱系变得更大，因此更多细胞，”Lahr说。

该研究还有助于更好地了解当今的气候变化。“我们开始更深入地了解这种微生物生命如何以多种方式影响地球，”拉尔说。“在此期间，气候发生了根本性的变化，大约在7.17亿年前出现了斯图尔特冰川。这是迄今为止最大的冰川事件之一。”

根据拉尔的说法，这些变化可能具有生物学起源。他说：“通过提高生命在非常遥远的过去如何演变的分辨率，我们可以更好地了解生命如何影响地球的气候甚至地质。这将有助于我们了解我们目前正在经历的气候变化。”

在岩石中

除了在前寒武纪发现更多的多样性之外，该研究还通过重建白桦种群的祖先形态进行创新，以确定在世界各地发现的花瓶状微化石(VSM)已经存在于前寒武纪甚至是在这个时代发生的主要冰河时代。

VSM被认为是变形虫变形虫的化石。它们是单细胞和真核细胞，并且具有外部骨架。对于新元古代时代，已经记录了VSM的显着多样性，这个时代跨越了10亿至5.41亿年，并且是前寒武纪的终极时代。

“该研究对微生物如何在地球上进化产生了非常不同的看法。尽管化石不含有遗传信息，但有可能获得形态学和组成信息，并验证它们是有机的还是基于二氧化硅的。所以有可能比较它们的形状和化学成分，在这种情况下保存得特别好，与现有的大数据重建的那些人一样，“FANESP奖学金和该文章的共同作者的博士后研究员Luana Morais说。

创新技术