為什麼說16srRNA序列顯示古菌是三域中進化最慢的,超嗜熱古菌更是如此?

時間 2021-05-30 03:45:03

1樓:趙泠

這是片面的說法,且有些過時。

在古菌的16S核醣體RNA序列改變量反映的時間與細菌的16S核醣體RNA序列改變量、真核生物的18S核醣體RNA序列改變量反映的時間相近的情況下,古菌的其他序列的改變有可能比細菌和真核生物少得多,這點在超嗜熱古菌中較為明顯,可能是因為它們要保持適應極端環境的特殊表型基因的穩定表達,以及在那些環境裡缺少其它生物跟它們競爭、環境高度穩定。

這只對一部分古菌和繁殖極快的單細胞真核生物成立。

在學術界談論這些的年代,發現的古菌太少,而且對古菌的基因測序報告裡存在大量錯誤。

在那之後,人們發現地球上還有大量古菌生活在溫和的環境裡,其演化速度談不上緩慢。

Pauling在2023年提出分子鐘假說,認為某些基因序列或其對應的蛋白質的氨基酸序列隨著時間推移以相對穩定的速度變化,這種基因的變化速率在不同世系的有機體中大致一致[1]。

那麼,如果能找到一群物種中普遍存在的特定基因,其變化速度足夠緩慢且足夠穩定,這些物種間的親緣關係就可以用該基因或其蛋白質產物在序列上的差別來定量描述。

二十世紀七十年代,卡爾·,沒有在上述核醣體RNA中發現有意義的水平基因轉移。

原核生物的核醣體RNA有三種型別:

5S核醣體RNA,遺傳資訊較少(約120bp),難以反映超過一定時長範圍的演化;

16S核醣體RNA,約1540bp,普遍存在於原核細胞中,遺傳資訊含量較高、拷貝數較多(可以佔到細菌RNA總量的80%以上),便於在人類的實驗室裡獲取模板,功能同源性高;

23S核醣體RNA,遺傳資訊較多(約2900bp),鹼基突變率較高,難以反映較遠的親緣關係。

看起來16S核醣體RNA是最適合用來分析原核生物演化關係的。

進一步研究發現,其對應的16S核醣體DNA有10個保守區和9個高變區,保守區變化極度緩慢,可以反映物種間的親緣關係,可變區則具有屬特異性甚至種特異性,可以作為物種的特徵序列。

沃斯和喬治·FOCUS在2023年用距離矩陣法計算出不同序列間的演化距離,並揭示出一些特徵序列,構建出系統發育樹[2]。他們比較了大腸桿菌、萬氏甲烷菌和釀酒酵母的核醣體小亞基中的核醣體RNA的結構,認為可以將古菌看作從細菌到真核生物的過渡型別。2023年,沃斯提出了三域說,將古菌和細菌分開。

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