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海洋微生物新發(fā)現(xiàn)或?qū)⒏膶懷莼瘶?/h3>
閱讀：726 發(fā)布時間：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繼續(xù)下去。美國加州大學基因中心和文特爾研究所對海洋水樣本中的DNA序列分析的合作研究發(fā)現(xiàn)，地球上可能存在著三個域之外的生物。
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外環(huán)境入手測DNA序列
這個發(fā)現(xiàn)十分驚人，其可能改寫從上世紀90年代以來延續(xù)的主流生物分類學法。研究是加州大學戴維斯分?；蛑行牡陌↗onathan Eisen）領頭所做。他與同事們提取了一部分海洋水樣本中的DNA進行分析，發(fā)現(xiàn)這些樣本基因序列十分不同尋常，和人們平時所知的細胞生物似乎關系非常疏遠，*像是來自另外一個全新的生物域。
基因分析是目前用來進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植物，而是看上去像是一個個單一細胞的低等生物體，如果要判斷它們在演化樹上處于什么位置，生物學家們需要在實驗室里培養(yǎng)它們，等有了足夠的DNA后再進行基因分析。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%，都沒法在實驗室里被培育。“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”等立場而成為世界上zui受爭議的科學家之一，但是他擁有的私人研究所的確是當前zui強大的基因研究機構(gòu)之一。對于這項探究“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”（微生物環(huán)境基因組學）進行研究，傳統(tǒng)的微生物基因序列分析需要在實驗室里培養(yǎng)微生物，但用宏基因組學，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驗室里培養(yǎng)的難題。艾森表示，加上這種方法，無論是環(huán)境中采集的還是實驗室里培養(yǎng)的，現(xiàn)在沒有DNA序列是測不出來的。
假設可能只是“錯覺”
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。目前還沒有一個科學家能夠解答得了，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，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*嶄新未知的分支。
這個假設是十分大膽的，生物學界一些人表示激動，但也有一些人認為現(xiàn)在就談生命的“第四維度”為時過早。如加拿大渥太華麥克馬斯特大學的生物學家古普塔（Radhey Gupta）說，盡管這個發(fā)現(xiàn)很有意義，但還是得小心下結(jié)論才行，因為可能有更多的解釋，比如，這些基因序列可能來自一些生活在*的環(huán)境中的細胞生物，有的環(huán)境可能導致生物的基因發(fā)生迅速的演變，這就有可能給做基因分析的科學家?guī)礤e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域，或者這三個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，“如果再加上對第四個域的討論，只會讓人們更加困惑。”
不過，法國巴黎第六大學科學家巴普苔絲特（Eric Bapteste）的回應則更積極一點：“事實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，要設想還有一個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
研究接下來的一個工作就是要更進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奇怪的“維度”來的。對這些樣本的進一步分析，還可以確定這些神秘的基因序列到底屬于什么生物體。
假設艾森等人的進一步工作發(fā)現(xiàn)，這些基因序列的確是來自一個全新的生物域，那生物演化樹將再次被推翻重寫。
艾森介紹說，到上世紀90年代之前，演化樹上只有兩個分支：一個是真核生物，包括動物、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)的進步，上世紀90年代后，科學家發(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，它事實上有兩個*不同的域：細菌和古菌。
即使這樣，生物學家對演化樹如何來畫依舊是分歧多多，還有不少存在爭議的生物，比如擬菌病毒，這是目前所知的zui大的病毒之一，有人就認為其應該單獨代表一個新的域，它里面帶有很多在細胞生物中才有的基因，所以不應該看成是病毒。“如果你把這些擬菌病毒看成是第四個分支，那我們的序列或許代表著第五個分支，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”
美國微生物學家沃斯（Carl Woese）采用分子生物學的方法做基因關系比較。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)的細胞生物形式如動物、植物、真菌等都歸于演化樹上同一個分支———真核生物。
此外，在沃斯之前，人們普遍把動植物和真菌等之外的其他生物都全部歸于原核生物，相對于真核生物，原核生物一般沒有細胞內(nèi)膜，沒有細胞核膜，但依然有遺傳物質(zhì)，而真核生物不管是單細胞還是多細胞，細胞內(nèi)都含有細胞核。
上世紀90年代的時候，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”，三個域分別是細菌域、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繼續(xù)下去。美國加州大學基因中心和文特爾研究所對海洋水樣本中的DNA序列分析的合作研究發(fā)現(xiàn)，地球上可能存在著三個域之外的生物。
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外環(huán)境入手測DNA序列
這個發(fā)現(xiàn)十分驚人，其可能改寫從上世紀90年代以來延續(xù)的主流生物分類學法。研究是加州大學戴維斯分?；蛑行牡陌↗onathan Eisen）領頭所做。他與同事們提取了一部分海洋水樣本中的DNA進行分析，發(fā)現(xiàn)這些樣本基因序列十分不同尋常，和人們平時所知的細胞生物似乎關系非常疏遠，*像是來自另外一個全新的生物域。
基因分析是目前用來進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植物，而是看上去像是一個個單一細胞的低等生物體，如果要判斷它們在演化樹上處于什么位置，生物學家們需要在實驗室里培養(yǎng)它們，等有了足夠的DNA后再進行基因分析。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%，都沒法在實驗室里被培育。“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”等立場而成為世界上zui受爭議的科學家之一，但是他擁有的私人研究所的確是當前zui強大的基因研究機構(gòu)之一。對于這項探究“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”（微生物環(huán)境基因組學）進行研究，傳統(tǒng)的微生物基因序列分析需要在實驗室里培養(yǎng)微生物，但用宏基因組學，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驗室里培養(yǎng)的難題。艾森表示，加上這種方法，無論是環(huán)境中采集的還是實驗室里培養(yǎng)的，現(xiàn)在沒有DNA序列是測不出來的。
假設可能只是“錯覺”
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。目前還沒有一個科學家能夠解答得了，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，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*嶄新未知的分支。
這個假設是十分大膽的，生物學界一些人表示激動，但也有一些人認為現(xiàn)在就談生命的“第四維度”為時過早。如加拿大渥太華麥克馬斯特大學的生物學家古普塔（Radhey Gupta）說，盡管這個發(fā)現(xiàn)很有意義，但還是得小心下結(jié)論才行，因為可能有更多的解釋，比如，這些基因序列可能來自一些生活在*的環(huán)境中的細胞生物，有的環(huán)境可能導致生物的基因發(fā)生迅速的演變，這就有可能給做基因分析的科學家?guī)礤e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域，或者這三個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，“如果再加上對第四個域的討論，只會讓人們更加困惑。”
不過，法國巴黎第六大學科學家巴普苔絲特（Eric Bapteste）的回應則更積極一點：“事實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，要設想還有一個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
研究接下來的一個工作就是要更進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奇怪的“維度”來的。對這些樣本的進一步分析，還可以確定這些神秘的基因序列到底屬于什么生物體。
假設艾森等人的進一步工作發(fā)現(xiàn)，這些基因序列的確是來自一個全新的生物域，那生物演化樹將再次被推翻重寫。
艾森介紹說，到上世紀90年代之前，演化樹上只有兩個分支：一個是真核生物，包括動物、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)的進步，上世紀90年代后，科學家發(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，它事實上有兩個*不同的域：細菌和古菌。
即使這樣，生物學家對演化樹如何來畫依舊是分歧多多，還有不少存在爭議的生物，比如擬菌病毒，這是目前所知的zui大的病毒之一，有人就認為其應該單獨代表一個新的域，它里面帶有很多在細胞生物中才有的基因，所以不應該看成是病毒。“如果你把這些擬菌病毒看成是第四個分支，那我們的序列或許代表著第五個分支，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”
美國微生物學家沃斯（Carl Woese）采用分子生物學的方法做基因關系比較。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)的細胞生物形式如動物、植物、真菌等都歸于演化樹上同一個分支———真核生物。
此外，在沃斯之前，人們普遍把動植物和真菌等之外的其他生物都全部歸于原核生物，相對于真核生物，原核生物一般沒有細胞內(nèi)膜，沒有細胞核膜，但依然有遺傳物質(zhì)，而真核生物不管是單細胞還是多細胞，細胞內(nèi)都含有細胞核。
上世紀90年代的時候，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”，三個域分別是細菌域、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)人認可的主流分類系統(tǒng)。