有多古老的生命
所谓的最后一个普遍的共同祖先(或卢卡),可能只是个幻想。“我们的观点是,生活是从一个集体国家出现的,伊利诺伊大学厄本那香槟分校的奈杰尔·戈登菲尔德说:“因此,没有一点明显的迹象表明,有一种生物是祖传的。”
信用:大卫亨特利γ快门

家谱是由一组不同的个体组成的,这些个体都携带着一个共同祖先的遗传遗迹。但如果遗传信息是一种公共资源而不是家庭财产,这种组织结构就会解体。

一些证据表明,早期的进化可能是基于基因的集体共享。一组研究人员现在正在寻找这个群体祖先的清晰的遗传遗迹。

但很难摆脱我们对家谱.

我父亲过去经常出差,当他到达一个新的城市,他会打开电话簿,查一下有没有人用我们不寻常的姓氏登记。偶尔,他会被击中,然后厚颜无耻地打电话问他们:“我们有亲戚关系吗?”

答案总是肯定的,和我的曾祖父有着共同的联系。

像我父亲一样,生物学家对家庭关系很好奇,但他们以更系统的方式进行。而不是电话簿,他们筛选从人类到细菌的遗传密码,以及其中的许多。主要问题是:共同持有的基因是否足够相似以指向共同的起源?

答案总是肯定的。这意味着我们都属于某个宇宙生命树。在这棵树的底部——有些人曾经想象过——有一种温和的微生物,生活在30多亿年前,不知道它的基因将是整个星球高度分化生命价值的起点。徳赢电子竞技

然而,这个有机体,所谓最后一个普遍的共同祖先(或卢卡)可能只是个幻想。

伊利诺伊大学香槟分校的奈杰尔·戈登菲尔德(NigelGoldenfeld)领导着一个新的美国宇航局天体生物学研究所团队,该团队旨在了解在物种甚至基因存在之前进化是如何运作的。
伊利诺伊大学香槟分校的奈杰尔·戈登菲尔德(NigelGoldenfeld)领导着一个新的美国宇航局天体生物学研究所团队,该团队旨在了解在物种甚至基因存在之前进化是如何运作的。
学分:卢·麦克莱伦。

“我们的观点是,生活是从一个集体国家出现的,伊利诺伊大学厄本那香槟分校的奈杰尔·戈登菲尔德说:“因此,没有一点明显的迹象表明,有一种生物是祖传的。”

属于这个集体国家的有机体会在邻居之间共享遗传信息,而不仅仅是从父母到子女。戈登菲尔德领导着一个新的美国宇航局天体生物学研究所(NAI)团队,旨在提供对这一早期进化阶段的更清晰的理解。

戈登菲尔德说:“我们希望在生物基因组中找到集体国家的化石。”

戈登菲尔德的团队将进行基因研究,试图梳理出基于社区进化的特征。他们将通过理论建模和计算机模拟来补充这一领域和实验室工作。

“最终目标是了解我们星球的生物化学是如何例示生命的普遍规律的,徳赢电子竞技因此,我们要解决的问题是,生命是否是一个不可避免的,因而是物理学定律的普遍结果,”戈登菲尔德说。

达尔文主义之前的一段时间

一个生物体的遗传密码可能是“众包”的结果,这听起来可能很奇怪。我们更熟悉传统的繁殖方式,就像鸟和蜜蜂练习的那样。[生命密码:解密10个动物基因组]

在所谓的“垂直基因转移”中,一个有机体从其父母那里继承其基因组,但没有收到准确的副本。微小的变化通过生殖混合和突变进入密码。正如达尔文所说的,这种“带修正的下降”最终允许一个群体的杂交生物(或物种)进化。

如果每一个DNA片段都是经过修饰的后代的产物,然后每一个有机体都可以被安置在一棵起源于同一祖先的生命树上。但事实证明,“不同的基因可以追溯到不同的祖先,”康涅狄格大学的彼得·高加滕说,他在比较遗传学方面做了大量的工作。

这怎么可能?如果有机体共享基因.想象一个属于特定家族树成员的基因。有一天,这个基因被分离出来,被另一个具有不同家谱的有机体吸收。伴侣之间没有繁殖——只有“采用”特定的基因。

这种所谓的“水平基因转移”在细菌和古细菌中很常见。以抗生素耐药性为例。当一种特定的细菌对某种药物产生防御作用时,相应的基因可以水平传递给同一个群体中的其他基因。

2008年发表在《美国国家科学院院院刊》上的一项研究发现,细菌中80%的基因在过去的某个时候是水平转移的。

复杂生物体也有水平(或横向)基因转移的证据,尽管程度较小。研究人员发现,古代动植物的祖先“吞食”了其他细菌,形成了共生关系。最终形成了专门的细胞成分,如线粒体和叶绿体。

在他的作品中,高加滕已经表明,水平基因转移将生命之树变成了一丛浓密的树枝,它们相互交织在一起。这些分支中的许多在很久以前就因为灭绝而终止了,但是他们的一些基因在我们体内存活,由于水平基因转移。

几项研究表明,在过去只有单细胞生物居住在地球上时,水平基因转移更为普遍。

戈登菲尔德说:“我喜欢把早期生活看成是一种未分化的黏菌。”“这样一种共同的生活方式将没有有意义的家谱,因为这是一个不同血统的社区,不是个体的组织血统。[[7关于生命起源的令人惊讶的理论]

卡尔·沃尔斯是最早提出早期生命严重依赖水平基因转移的科学家之一。
卡尔·沃尔斯是最早提出早期生命严重依赖水平基因转移的科学家之一。
学分:伊利诺伊大学

进化论

已故的卡尔·沃尔斯,戈登菲尔德的一位同事,他是最早提出早期生命严重依赖水平基因转移的科学家之一。去年12月,厄斯去世了。他也许最为人所铭记的是将生命划分为现在被广泛接受的细菌领域,真核生物(植物,动物,真菌和原生生物)和古细菌。

1987,Woese写了横行基因转移猖獗的后果。在这种情况下,“一个细菌实际上不会有自己的历史:它将是一个进化的嵌合体。”

“奇美拉”是来自希腊神话把狮子的特征混在一起,一只山羊和一条蛇。这种杂交可能使奇美拉比它的“竞争对手”有优势。

在2006年的PNAS论文中,Kalin Vetsigian,Woese和Goldenfeld表明,微生物嵌合体也可能比它们的生物嵌合体有优势。研究人员使用计算机模型来证明,如果生物体共同共享基因,基因代码可以更有效地进化。结果表明,水平基因转移比垂直基因转移是一种更好的“创新共享协议”。

现在,和他的NAI团队,戈登菲尔德希望通过基因研究来证实这些模拟。明确地,他们将瞄准古生菌,他们的基因还没有像其他领域的基因一样被仔细研究,戈登菲尔德说。

小组对最初如何进化的能力这个问题特别感兴趣。“进化论”听起来像是一个鸡和蛋的问题-尤其是如果你认为,就像戈登菲尔德一样,从定义上讲,生命是可以进化的。

然而,进化可以利用不同的机制来实现相同的目标。戈登菲尔德的研究小组将尝试通过对细胞施加压力,然后观察它们的基因组如何在反应中重新排列,来恢复生命的某些以前的进化阶段。

宇宙生物学

然而,DNA证据只是这个五年研究项目的一个方面。

戈登菲尔德说:“我们想了解在物种甚至基因出现之前进化是如何运作的。”“所以这是超越物种起源“进化的方法,比如群体遗传学。”

没有遗传学,如何研究进化?人们认为“游戏规则”的遗传密码只是一种表现。戈登菲尔德称之为“宇宙生物学”,它试图从我们特定的生物化学中提炼出使物质生机勃勃的一般物理定律。

作为一个物理学家,戈登菲尔德给出了热力学的例子。生命必须遵守能量守恒和熵增加定律,这当然会影响生物体如何优化其资源利用。

其他的规则包括如何控制基因组从一代到下一代的变化量。变化太小,有机体不能适应环境的变化。变化太大,有机体不能保持有用的特性。

该团队可以将不同的规则集放入计算机模拟中,看看会出现什么样的人工生命。戈登菲尔德认为,制定宇宙生物学的原则可能有助于回答所有人最大的问题之一。

“我们想更好地了解为什么生命存在“戈登菲尔德说。“这是一种应该是通用的现象吗?就像晶体的形成,或者这是一种罕见而奇异的东西?”

这是天体生物学家特别感兴趣的,谁会怀疑我们并不孤单。如果最终在别处找到生命,戈登菲尔德认为我们会有一些共同点。[火星的发现提出了一个问题:生命是什么?]

他说:“宇宙生物学的原理应该适用于所有的生命,不管它是以碳化学为基础还是以其他东西为基础。”

陌生的东西?可以,所以也许这意味着他们不会在电话簿里。

这个故事是由天体生物学杂志,由美国国家航空航天局赞助的基于网络的出版物天体生物学计划.