新的發現表明，複雜生命的形成時間比研究人員之前理解的更早、更長。這項研究提供了新的見解。關於支持早期進化的環境，並挑戰許多廣泛接受的關於高級細胞功能何時首次出現的想法。
由布里斯託大學領導並發表於 自然 12 月 3 日發布的結果表明，早在大氣中的氧氣含量上升到顯著水平之前，複雜的生命就開始進化。到目前為止，許多科學家認為，複雜生命的出現需要足夠的氧氣。
“地球已有大約 45 億年的歷史，最早的微生物形式出現在 40 億年前。這些生物體由兩個不同但相關的群體組成：細菌和古細菌。它們統稱為原核生物，”來自荷蘭海洋研究所微生物學和生物地球化學系的合著者 Anja Spang 說。
數億年來，原核生物是地球上唯一的生物。最終，更複雜的真核細胞進化出來。它引起藻類、真菌、植物和動物。
重溫真核生物的起源
布里斯託大學生物科學學院系統發育學教授、論文合著者戴維德·皮薩尼 (Davide Pisani) 表示：“早期關於早期原核生物如何以及何時進化為複雜真核生物的想法很大程度上還處於推測領域。估計長達十億年。這是因為不存在中間形式，而且缺乏明確的化石證據。”
闡明這一長期討論的變化。該團隊擴展了該方法。現有的“分子鐘”是用來估計不同物種之間差異的工具 最後一次擁有共同祖先是什麼時候？
“這種方法是雙重的。通過收集數百個物種的序列數據，並將其與已知的化石證據相結合，我們可以創建一棵隨著時間的推移而固定的生命樹。然後，我們能夠使用這個框架來更好地解決單個基因家族內歷史事件的時間安排，”共同主要作者、巴斯大學生物科學系的湯姆·威廉姆斯教授解釋道。
細胞複合體開始得更早。
研究人員已經檢查了許多生物系統中的一百多個基因家族。並重點關注區分真核生物和原核生物的特徵。這有助於他們更清楚地了解複雜的細胞特徵如何演變。
結果表明，向複雜性的轉變始於近 29 億年前。這比之前的估計早了近十億年。有證據表明，細胞核等結構先於線粒體出現。 “累積複雜性的過程發生的時間範圍比之前想像的要長得多，”沖繩科學技術研究所 (OIST) 模擬進化基因組學部門負責人、作者 Gergely Szöllősi 說。
這一發現使研究人員能夠放棄一些現有的真核生物形成模型。 （複雜生命的進化）因為結果與當前的解釋並不完全相符。因此，該團隊提出了一個名為“CALM”的新場景——複雜古菌，晚期線粒體。
CALM 模型簡介
主要作者、布里斯託大學生物科學學院研究員克里斯托弗·凱博士說：“這項研究的獨特之處在於，它詳細地研究了這些基因家族的實際作用，以及哪些蛋白質在特定時間與它們相互作用。要做到這一點，需要結合不同的學科，包括古生物學來提供時間線。系統發育學可以創建誠實有用的樹，分子生物學可以為這些基因家族提供背景。這被認為是一個大事件。”
“我們最重要的發現之一是線粒體的形成速度比預期慢得多。這一時期恰逢大氣中氧氣的首次顯著增加，”布里斯託大學地球科學學院古生物學教授、作者菲利普·多諾霍補充道。
“這一見解將進化生物學與地球的地球化學歷史直接聯繫起來。真核生物的祖先，考古學的祖先，在完全無氧海洋出現之前大約十億年就開始進化出複雜的特徵。”
