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分子化石研究揭示了古代生物摄食策略的转变

  

  Molecular fossils shed light on ancient life

  古生物学家根据古代岩石中的化学痕迹和现存动物的基因,对10亿多年前的生命有了初步的了解。发表在《自然通讯》上的一项研究结合了地质学和遗传学,展示了地球早期的变化是如何促使动物饮食方式发生转变的。

  加州大学戴维斯分校地球与行星科学系副教授大卫·戈尔德(David Gold)从事分子古生物学这一新兴领域的研究,利用地质学和生物学工具研究生命的进化。有了新技术,从动物化石稀少的古代岩石中恢复生命的化学痕迹成为可能。

  尤其是脂类物质,它们可以在岩石中存活数亿年。在16亿年前的岩石中发现了来自细胞膜的固醇脂的痕迹。目前,大多数动物的细胞膜中都含有含有27个碳原子(C27)的胆固醇。相比之下,真菌通常使用C28甾醇,而植物和绿藻产生C29甾醇。C28和C29固醇也被称为植物固醇。

  在8.5亿年前的岩石中发现了C27固醇,而C28和C29的痕迹出现在大约2亿年之后。这被认为反映了当时生命多样性的增加,以及第一批真菌和绿藻的进化。

  没有真正的化石,很难对这些甾醇来自于动物或植物有太多的了解。然而,戈尔德和他的同事们的基因分析揭示了一些曙光。

  大多数动物不能自己制造植物甾醇,但它们可以通过食用植物或真菌来获得。最近,人们发现环节动物(分节蠕虫,包括普通的蚯蚓)有一种叫做smt的基因,这种基因是制造长链甾醇所必需的。通过观察来自不同动物的smt基因,Gold及其同事首先在环节动物中创建了smt的家谱,然后在整个动物生命中创建了smt的家谱。

  他们发现,这种基因起源于很早以前第一批动物的进化,然后经历了快速的变化,大约在岩石记录中出现植物甾醇的同时。随后,大多数动物谱系失去了smt基因。

  戈尔德说:“我们的解释是,这些植物甾醇分子化石记录了古代海洋中藻类的兴起,当动物可以从日益丰富的食物来源中轻松获取植物甾醇时,它们就放弃了植物甾醇的生产。”“如果我们是对的,那么smt基因的历史记录了动物进化早期喂养策略的变化。”

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