借助DNA测序技术，科学家革新达尔文的「生命之树」
今年4月，科学家们构建了一种新的生命之树，显示了所有已知生物之间的进化流程。研究者们发现该生命之树的最大分支由细菌组成。而这些细菌大多数种类都能在河床与草原的泥土中轻易获得。
美国国立生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information）的尤金·V·库宁（Eugene V. Koonin）教授发表外部观点：「这是一个重大的发现——一片生命的新大陆。」
这篇研究报告在《自然微生物学（Nature Microbiology）》杂志上发表。
在周一，研究者们公布的生命之树中展现了细菌占据了地球上的最多的生物多样性，而半数以上的细菌还未被发现，比如 Candidate Phyla Radiation (CPR)「候选门种射线」。人类则在真核生物分支的底部。
图：研究者们公布的生命之树中展现了细菌占据了地球上的最多的生物多样性，而半数以上的细菌还未被发现，比如 Candidate Phyla Radiation (CPR)「候选门种射线」。人类则在真核生物分支的底部。
查理斯·达尔文在1859年发表的《物种起源》中将生命进化比作树木的分支。「伟大的生命之树啊」他说，「它枯萎死亡的分支填满了地壳，并在地球之上结出美丽的生命果实。」
从那以后，生物学家们都在试图描绘出生命之树。DNA 测序技术的发明给这个项目带来了巨大的革新，科学家们可以通过物种基因编码来确定物种之间的联系。
早在20世纪70年代，来自伊利诺斯大学的微生物学家伍兹·卡尔（Carl Woese）和他的同事们就运用这项技术，提出了第一版完整的生命之树导图。他们认为生命之树由三个主要分支组成。
第一分支是我们所在的真核生物分支，包括所有的动物、植物、真菌和原生动物。第二分支则包括了许多常见细菌，如大肠杆菌。第三分支，伍兹和他的同事们把称为古生菌，包括了一些少见的能在像温泉或无氧湿地等极端环境下生存的微生物。
想要给生命之树添加新物种的科学家们需要面临一项艰巨的挑战：绝大多数的单细胞生物不能在实验室中被培育。
学者们发明了克服这项困难的方法。他们将基因分片段从环境中抽离出来，再重新组合。
近些年来，加州大学伯克利分校的吉利安·班菲尔德（Jillian F. Banfield ）和她的同事从诸如加利福尼亚草甸和深海喷口等环境中搜集基因。他们成功搜集到了数百个新微生物物种的染色体组。
科学家们过于专注于重建新物种的基因组以至于他们忽略了这些新物种在生命之树中应该处于什么地位。班菲尔德博士说道：「我们从未宏观统一的来看待这些事物。」
最近，班菲尔德博士与她的同时认为是时候重新描绘生命之树了。他们选出了超过3，000的物种样本，来代表生命多样性。「我们希望尽可能的全面。」同样参加研究的加拿大滑铁卢大学生物学家劳拉·哈格（Laura A. Hug）说道。
研究者们调查了，包括班菲尔德和她的同事们发现的1,011种新物种在内的，2,072种已知物种的基因。
科学家们运用了超级计算机来计算的生命之树的可能形态。最终，他们从海量可能性中找出了一种最符合已有证据的形态。令人震撼的是，所有的真核生物，从人类、花朵、到变形虫，只是占据了一条纤细的分支。新研究支持了之前的观点：真核生物和古真菌是高度相似的。但是覆盖在这些细小分支上的，是庞大的细菌谱系。
「科学家们不需要去那些极端的环境寻找新的细菌谱系。」哈格博士说道，草甸的土壤就是地球上最复杂的微生物体系。
生命之树的一个新特征是一条从底部就分叉出的巨大分支。细菌在这条分支中只是尺寸微小，代谢简单的一部分。
班菲尔德博士猜测：它们从历史的第一章开始了它们简单的生命形态，并一直保持了有利的生存模式。
「这也许是一个最早进化的种群。」班菲尔德博士说，「他们的竞争优势一直持续到现在。」
拉斯维加斯内华达大学的微生物学家，布瑞恩·赫德兰（Brian P. Hedlund）发表外部观点：研究最令人瞩目的结果之一是，占据生命之树的绝大多数物种都是科学家无法在实验室中培育的。「大部分生命都藏在我们眼皮子底下。」他说。
法国巴斯德研究所（ Pasteur Institute）的一位进化生物学家，帕特里克·福泰尔（Patrick Forterre）同意生命多样性大部分由细菌组成的观点。但是，他更关心班菲尔德博士和她的同事如何建立他们的生命之树。他认为，从基因碎片中重组的染色体组可能是完全变形的，由不同物种基因碎片组成。他声明：「这是个很严重的问题。」
班菲尔德博士预测生命之树的细菌分支在未来多年内都不会有巨大变化，她说：「我们已经开始连续观察到重复的结果了。」
相应的，班菲尔德博士说，她更寄希望于真核生物中，特别是像微小真菌那样的小物种中有新的发现。她说：「我认为下一个巨大发现将会来自那里。」
哈格博士则反对科学家们对细菌领域的判断。「我不认为我们对细菌的研究进入了一个瓶颈期。」她说，「太多的环境需要去被研究了。」
（来源：New York Times）
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