《科学》：研究探析光合作用的起源

邓文龙

作者：Debashish Bhattacharya 来源：《科学》

发布时间：2012-2-27 14:31:15

研究探析光合作用的起源

距今大约24亿年前，我们的星球上的大气才在被称为的“大氧化事件（Great Oxygenation Event）”时期由无氧状态变为弱有氧状态。在进化的这个关键时刻，原先存在于我们星球上物种或是开始学会对应光合含氰细菌（photosynthesizing cyanobacteria）生成的有毒物质，或是最终灭绝。现在回过头来想对大部分生命体起支持作用的大气居然有着如此糟糕的起源，感觉似乎很奇怪。

那么地球上的真核生物，包括人类、植物和大部分多细胞生命体是何时具备了利用日光合成氧的能力？其过程又是如何呢？在我们星球进化过程中其中一个基础的步骤就是通过胞内共生（endosymbiosis）这一过程，真核生物进化出了光合作用（photosynthesis）。

这一关键的步骤发生在大约16亿年前，那时有一个单细胞原生生物捕获并将从前非寄生的含氰细菌吞入到细胞内。这一被称作原始内共生（primary endosymbiosis）的过程导致了质体（细胞内发生光合作用的特定区室，plastid）的出现。胞内共生现在是一种得到广泛证实的理论，用于解释细胞获得极复杂性的机理。

在2月17日发表在《科学》(Science)杂志上的一篇题为“Cyanophora paradoxa genome elucidates origin of photosynthesis in algae and plants”的论文中，由进化生物学家、美国罗格斯大学Debashish Bhattacharya领导的一个国际小组完成了对单细胞Cyanophora核基因组7000万碱基对的测序，由此阐明了引起光合作用的早期事件。

Bhattacharya说：“在植物世界里，Cyanophora相当于肺鱼。蓝藻保留了藻类和植物共有的祖先基因多样性，使得它成为了基因组测序的理想候选者。”

Bhattacharya及同事将这一研究视为“了解真核生物光合作用起源的最后一块拼图”。在完成对Cyanophora paradoxa基因组测序后，研究人员获得了对此后大部分真核生物进化过程，包括植物和动物出现的基本了解。

现在研究人员不仅更清楚地看到了真核生物光合作用的蓝图，他们还能够指出所有藻类的共同特点，并能区分出它们各自独有的特征及与各种功能相关的潜在基因。 （何嫱）

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《科学》发表论文摘要（英文）：

http://www.sciencemag.org/content/335/6070/843.abstract