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海洋微生物新發(fā)現(xiàn)或?qū)⒏膶懷莼瘶?/h3>
閱讀：730 發(fā)布時(shí)間：2011-4-9
在過去的近300年中，生物分類法從兩界、三界一直被擴(kuò)充到六界三域，分類系統(tǒng)不斷被改寫。然而，演化樹的改寫可能還會(huì)繼續(xù)下去。美國(guó)加州大學(xué)基因中心和文特爾研究所對(duì)海洋水樣本中的DNA序列分析的合作研究發(fā)現(xiàn)，地球上可能存在著三個(gè)域之外的生物。
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外環(huán)境入手測(cè)DNA序列
這個(gè)發(fā)現(xiàn)十分驚人，其可能改寫從上世紀(jì)90年代以來延續(xù)的主流生物分類學(xué)法。研究是加州大學(xué)戴維斯分?；蛑行牡陌↗onathan Eisen）領(lǐng)頭所做。他與同事們提取了一部分海洋水樣本中的DNA進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些樣本基因序列十分不同尋常，和人們平時(shí)所知的細(xì)胞生物似乎關(guān)系非常疏遠(yuǎn)，*像是來自另外一個(gè)全新的生物域。
基因分析是目前用來進(jìn)行生物分類和判斷的好工具。我們星球上大部分的物種并非日常所見的動(dòng)植物，而是看上去像是一個(gè)個(gè)單一細(xì)胞的低等生物體，如果要判斷它們?cè)谘莼瘶渖咸幱谑裁次恢茫飳W(xué)家們需要在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)它們，等有了足夠的DNA后再進(jìn)行基因分析。但艾森表示，這里的問題是，這些物種的絕大部分，差不多占所有物種的99%，都沒法在實(shí)驗(yàn)室里被培育。“它們就像是生物宇宙里的暗物質(zhì)。”他打了一個(gè)比方。
為了探尋生物的“暗物質(zhì)”，艾森展開了和世界上zui出名的私人基因研究所———文特爾研究所的合作。“壞小子”文特爾因支持基因譜私有化和“人造生命”等立場(chǎng)而成為世界上zui受爭(zhēng)議的科學(xué)家之一，但是他擁有的私人研究所的確是當(dāng)前zui強(qiáng)大的基因研究機(jī)構(gòu)之一。對(duì)于這項(xiàng)探究“暗生物”的挑戰(zhàn)，他和他的同事們采用了一種現(xiàn)在很前沿的研究方法，叫做“宏基因組學(xué)”（微生物環(huán)境基因組學(xué)）進(jìn)行研究，傳統(tǒng)的微生物基因序列分析需要在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)微生物，但用宏基因組學(xué)，可以直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的DNA，那就可以避開有的微生物很難在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的難題。艾森表示，加上這種方法，無論是環(huán)境中采集的還是實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的，現(xiàn)在沒有DNA序列是測(cè)不出來的。
假設(shè)可能只是“錯(cuò)覺”
在此次研究中，艾森和文特爾提取了“海洋取樣考察”（Global Ocean Sampling Expedition）中采集的海水樣品，通過宏基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其中有一些基因序列和此前所知的*不一樣，無論如何也放不進(jìn)現(xiàn)有的演化樹中。
“問題是，它們是哪兒來的？”艾森說。目前還沒有一個(gè)科學(xué)家能夠解答得了，這些基因不知道到底是屬于什么生物。不過，艾森表示，現(xiàn)在出現(xiàn)了兩種假設(shè)，一種是這些基因序列來自一些很與眾不同的病毒，而另一種假設(shè)則更為令人驚訝，這些神秘的基因序列或許代表著生命樹上一個(gè)*嶄新未知的分支。
這個(gè)假設(shè)是十分大膽的，生物學(xué)界一些人表示激動(dòng)，但也有一些人認(rèn)為現(xiàn)在就談生命的“第四維度”為時(shí)過早。如加拿大渥太華麥克馬斯特大學(xué)的生物學(xué)家古普塔（Radhey Gupta）說，盡管這個(gè)發(fā)現(xiàn)很有意義，但還是得小心下結(jié)論才行，因?yàn)榭赡苡懈嗟慕忉?，比如，這些基因序列可能來自一些生活在*的環(huán)境中的細(xì)胞生物，有的環(huán)境可能導(dǎo)致生物的基因發(fā)生迅速的演變，這就有可能給做基因分析的科學(xué)家?guī)礤e(cuò)覺，以為這是在很早很早以前就和其他生物分家了的“新”的生命形式。
“現(xiàn)在生物是否分成三個(gè)域，或者這三個(gè)域之間的生物是怎么相互的，這些都還有著很大的分歧。”古普塔說，“如果再加上對(duì)第四個(gè)域的討論，只會(huì)讓人們更加困惑。”
不過，法國(guó)巴黎第六大學(xué)科學(xué)家巴普苔絲特（Eric Bapteste）的回應(yīng)則更積極一點(diǎn)：“事實(shí)就是基因是非常多樣的，而且毫無疑問其中的大部分我們都是未知的，要設(shè)想還有一個(gè)全新的生物域在那兒這也是合情合理的。”
演化樹面臨再次重寫
研究接下來的一個(gè)工作就是要更進(jìn)一步地確定這些序列的來源，將尋找這些基因到底是突然變異的還是從另一個(gè)奇怪的“維度”來的。對(duì)這些樣本的進(jìn)一步分析，還可以確定這些神秘的基因序列到底屬于什么生物體。
假設(shè)艾森等人的進(jìn)一步工作發(fā)現(xiàn)，這些基因序列的確是來自一個(gè)全新的生物域，那生物演化樹將再次被推翻重寫。
艾森介紹說，到上世紀(jì)90年代之前，演化樹上只有兩個(gè)分支：一個(gè)是真核生物，包括動(dòng)物、植物、真菌和一些奇怪的生物形式，比如黏液菌；而沒有被列入真核生物的，則被稱為“其他所有一切生物”。隨著基因分析技術(shù)的進(jìn)步，上世紀(jì)90年代后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，所謂的“其他所有一切生物”并不能籠統(tǒng)地歸在一起，它事實(shí)上有兩個(gè)*不同的域：細(xì)菌和古菌。
即使這樣，生物學(xué)家對(duì)演化樹如何來畫依舊是分歧多多，還有不少存在爭(zhēng)議的生物，比如擬菌病毒，這是目前所知的zui大的病毒之一，有人就認(rèn)為其應(yīng)該單獨(dú)代表一個(gè)新的域，它里面帶有很多在細(xì)胞生物中才有的基因，所以不應(yīng)該看成是病毒。“如果你把這些擬菌病毒看成是第四個(gè)分支，那我們的序列或許代表著第五個(gè)分支，只不過現(xiàn)在我們都還不知道而已。”艾森說。
【鏈接】
沃斯創(chuàng)建“三域說”
美國(guó)微生物學(xué)家沃斯（Carl Woese）采用分子生物學(xué)的方法做基因關(guān)系比較。1977年，他將rRNA分子片段做出基因序列分析（這種方法后來被普遍采納），然后重新繪制了演化樹，將我們?nèi)粘Ｋ熘那ё税賾B(tài)的細(xì)胞生物形式如動(dòng)物、植物、真菌等都?xì)w于演化樹上同一個(gè)分支———真核生物。
此外，在沃斯之前，人們普遍把動(dòng)植物和真菌等之外的其他生物都全部歸于原核生物，相對(duì)于真核生物，原核生物一般沒有細(xì)胞內(nèi)膜，沒有細(xì)胞核膜，但依然有遺傳物質(zhì)，而真核生物不管是單細(xì)胞還是多細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)都含有細(xì)胞核。
上世紀(jì)90年代的時(shí)候，他正式提出了三域說，生物分類法中zui高的類別不再是“界”，而是“域”，三個(gè)域分別是細(xì)菌域、古菌域和真核域。盡管還存在很多分歧，但三域系統(tǒng)是目前生物界被大多數(shù)人認(rèn)可的主流分類系統(tǒng)。
在過去的近300年中，生物分類法從兩界、三界一直被擴(kuò)充到六界三域，分類系統(tǒng)不斷被改寫。然而，演化樹的改寫可能還會(huì)繼續(xù)下去。美國(guó)加州大學(xué)基因中心和文特爾研究所對(duì)海洋水樣本中的DNA序列分析的合作研究發(fā)現(xiàn)，地球上可能存在著三個(gè)域之外的生物。
答簡(jiǎn)單問卷，免費(fèi)獲得羅氏第4期技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè)。趕快點(diǎn)擊索取吧
外環(huán)境入手測(cè)DNA序列
這個(gè)發(fā)現(xiàn)十分驚人，其可能改寫從上世紀(jì)90年代以來延續(xù)的主流生物分類學(xué)法。研究是加州大學(xué)戴維斯分?；蛑行牡陌↗onathan Eisen）領(lǐng)頭所做。他與同事們提取了一部分海洋水樣本中的DNA進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些樣本基因序列十分不同尋常，和人們平時(shí)所知的細(xì)胞生物似乎關(guān)系非常疏遠(yuǎn)，*像是來自另外一個(gè)全新的生物域。
基因分析是目前用來進(jìn)行生物分類和判斷的好工具。我們星球上大部分的物種并非日常所見的動(dòng)植物，而是看上去像是一個(gè)個(gè)單一細(xì)胞的低等生物體，如果要判斷它們?cè)谘莼瘶渖咸幱谑裁次恢茫飳W(xué)家們需要在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)它們，等有了足夠的DNA后再進(jìn)行基因分析。但艾森表示，這里的問題是，這些物種的絕大部分，差不多占所有物種的99%，都沒法在實(shí)驗(yàn)室里被培育。“它們就像是生物宇宙里的暗物質(zhì)。”他打了一個(gè)比方。
為了探尋生物的“暗物質(zhì)”，艾森展開了和世界上zui出名的私人基因研究所———文特爾研究所的合作。“壞小子”文特爾因支持基因譜私有化和“人造生命”等立場(chǎng)而成為世界上zui受爭(zhēng)議的科學(xué)家之一，但是他擁有的私人研究所的確是當(dāng)前zui強(qiáng)大的基因研究機(jī)構(gòu)之一。對(duì)于這項(xiàng)探究“暗生物”的挑戰(zhàn)，他和他的同事們采用了一種現(xiàn)在很前沿的研究方法，叫做“宏基因組學(xué)”（微生物環(huán)境基因組學(xué)）進(jìn)行研究，傳統(tǒng)的微生物基因序列分析需要在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)微生物，但用宏基因組學(xué)，可以直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的DNA，那就可以避開有的微生物很難在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的難題。艾森表示，加上這種方法，無論是環(huán)境中采集的還是實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的，現(xiàn)在沒有DNA序列是測(cè)不出來的。
假設(shè)可能只是“錯(cuò)覺”
在此次研究中，艾森和文特爾提取了“海洋取樣考察”（Global Ocean Sampling Expedition）中采集的海水樣品，通過宏基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其中有一些基因序列和此前所知的*不一樣，無論如何也放不進(jìn)現(xiàn)有的演化樹中。
“問題是，它們是哪兒來的？”艾森說。目前還沒有一個(gè)科學(xué)家能夠解答得了，這些基因不知道到底是屬于什么生物。不過，艾森表示，現(xiàn)在出現(xiàn)了兩種假設(shè)，一種是這些基因序列來自一些很與眾不同的病毒，而另一種假設(shè)則更為令人驚訝，這些神秘的基因序列或許代表著生命樹上一個(gè)*嶄新未知的分支。
這個(gè)假設(shè)是十分大膽的，生物學(xué)界一些人表示激動(dòng)，但也有一些人認(rèn)為現(xiàn)在就談生命的“第四維度”為時(shí)過早。如加拿大渥太華麥克馬斯特大學(xué)的生物學(xué)家古普塔（Radhey Gupta）說，盡管這個(gè)發(fā)現(xiàn)很有意義，但還是得小心下結(jié)論才行，因?yàn)榭赡苡懈嗟慕忉?，比如，這些基因序列可能來自一些生活在*的環(huán)境中的細(xì)胞生物，有的環(huán)境可能導(dǎo)致生物的基因發(fā)生迅速的演變，這就有可能給做基因分析的科學(xué)家?guī)礤e(cuò)覺，以為這是在很早很早以前就和其他生物分家了的“新”的生命形式。
“現(xiàn)在生物是否分成三個(gè)域，或者這三個(gè)域之間的生物是怎么相互的，這些都還有著很大的分歧。”古普塔說，“如果再加上對(duì)第四個(gè)域的討論，只會(huì)讓人們更加困惑。”
不過，法國(guó)巴黎第六大學(xué)科學(xué)家巴普苔絲特（Eric Bapteste）的回應(yīng)則更積極一點(diǎn)：“事實(shí)就是基因是非常多樣的，而且毫無疑問其中的大部分我們都是未知的，要設(shè)想還有一個(gè)全新的生物域在那兒這也是合情合理的。”
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研究接下來的一個(gè)工作就是要更進(jìn)一步地確定這些序列的來源，將尋找這些基因到底是突然變異的還是從另一個(gè)奇怪的“維度”來的。對(duì)這些樣本的進(jìn)一步分析，還可以確定這些神秘的基因序列到底屬于什么生物體。
假設(shè)艾森等人的進(jìn)一步工作發(fā)現(xiàn)，這些基因序列的確是來自一個(gè)全新的生物域，那生物演化樹將再次被推翻重寫。
艾森介紹說，到上世紀(jì)90年代之前，演化樹上只有兩個(gè)分支：一個(gè)是真核生物，包括動(dòng)物、植物、真菌和一些奇怪的生物形式，比如黏液菌；而沒有被列入真核生物的，則被稱為“其他所有一切生物”。隨著基因分析技術(shù)的進(jìn)步，上世紀(jì)90年代后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，所謂的“其他所有一切生物”并不能籠統(tǒng)地歸在一起，它事實(shí)上有兩個(gè)*不同的域：細(xì)菌和古菌。
即使這樣，生物學(xué)家對(duì)演化樹如何來畫依舊是分歧多多，還有不少存在爭(zhēng)議的生物，比如擬菌病毒，這是目前所知的zui大的病毒之一，有人就認(rèn)為其應(yīng)該單獨(dú)代表一個(gè)新的域，它里面帶有很多在細(xì)胞生物中才有的基因，所以不應(yīng)該看成是病毒。“如果你把這些擬菌病毒看成是第四個(gè)分支，那我們的序列或許代表著第五個(gè)分支，只不過現(xiàn)在我們都還不知道而已。”艾森說。
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美國(guó)微生物學(xué)家沃斯（Carl Woese）采用分子生物學(xué)的方法做基因關(guān)系比較。1977年，他將rRNA分子片段做出基因序列分析（這種方法后來被普遍采納），然后重新繪制了演化樹，將我們?nèi)粘Ｋ熘那ё税賾B(tài)的細(xì)胞生物形式如動(dòng)物、植物、真菌等都?xì)w于演化樹上同一個(gè)分支———真核生物。
此外，在沃斯之前，人們普遍把動(dòng)植物和真菌等之外的其他生物都全部歸于原核生物，相對(duì)于真核生物，原核生物一般沒有細(xì)胞內(nèi)膜，沒有細(xì)胞核膜，但依然有遺傳物質(zhì)，而真核生物不管是單細(xì)胞還是多細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)都含有細(xì)胞核。
上世紀(jì)90年代的時(shí)候，他正式提出了三域說，生物分類法中zui高的類別不再是“界”，而是“域”，三個(gè)域分別是細(xì)菌域、古菌域和真核域。盡管還存在很多分歧，但三域系統(tǒng)是目前生物界被大多數(shù)人認(rèn)可的主流分類系統(tǒng)。