生命進化有時就像打開一個“俄羅斯套娃”,。葉綠體——一種能夠進行光合作用的細胞器官——曾經(jīng)是一類獨立的微生物,但后來卻被另一種微生物吞噬,,或者說征服,,這一事件為植物和藻類的進化鋪平了道路。經(jīng)過漫長的歲月,,在一類名為二次內(nèi)共生的過程中,,掠食性原生動物又吞下了這些綠藻。如今,,一種葉綠體基因組的測序結(jié)果顯示,,后一個過程在生物的進化過程中至少發(fā)生了兩次。
這項研究將目光聚集在chlorarachniophytes上,,這是一種生有鞭毛的阿米巴狀細胞,,它們彼此通過將線狀的鞭毛連接起來從而形成一張“大網(wǎng)”,用來捕捉那些可憐的獵物,,例如其他原生動物(它們被稱為“希臘人”,,意為“綠色蜘蛛”)。chlorarachniophytes也能夠進行光合作用,,在原生動物的進化歷史中,,它是兩種通過吞噬綠藻而獲得葉綠體的原生動物之一,。另一類原生動物名為鞭毛蟲。
研究人員對于這兩種原生動物究竟是如何獲得綠藻的存有異議,。一些人認為,,這一過程與它們的一個共同祖先有關,而另一些科學家則相信,,它們分別通過各自的途徑獲得了綠藻。對chlorarachniophytes進行研究是一件很有趣的事,,因為這些微生物依然保留有一些綠藻的細胞核,,這意味著二次內(nèi)共生的過程還在進行之中。
加拿大溫哥華市大不列顛·哥倫比亞大學的進化生物學家Patrick Keeling和他的同事對一種chlorarachniophyte——Bigelowiella natans——的葉綠體基因組進行了測序,。該基因組僅由69200個堿基構(gòu)成,,并且包含有57個蛋白質(zhì)編碼基因,是已知最小的葉綠體,。Keeling在2007年1月出版的《分子生物學與進化雜志》上報告了這一研究結(jié)果,。將其與來自綠藻和鞭毛蟲的葉綠體序列進行比較后發(fā)現(xiàn),chlorarachniophytes的葉綠體是獨立獲得的,,其來源可能是浮在死水上的綠藻,。來自英國牛津大學的Thomas Cavalier-Smith推斷,這一過程可能發(fā)生在距今3.8億年到1.35億年前,。如果這種內(nèi)共生現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)一次,,那么這些微生物應該在距今5.4億年前就能夠進行光合作用了。
加拿大哈利法克斯市達爾豪西大學的比較基因組學家John Archibald表示:“這是一些在遠古發(fā)生的事件,,它對于描述內(nèi)共生現(xiàn)象的進化歷史提出了挑戰(zhàn),。”Archibald指出,新的研究結(jié)果“似乎有力地證明了”綠藻至少被掠食性原生動物吞噬了兩次,。