来自细菌的外来基因帮助植物征服了土地

湿石头顶部的胶状斑点导致发现细菌可能帮助植物征服了土地。2006年，植物学家迈克尔·梅尔科尼安(Michael Melkonian)在距他所工作的德国科隆大学约50公里的工厂进行植物采集之旅，发现了一种不寻常的藻类，这种藻类直到19世纪法国自然历史学家的描述才知道。现在，梅尔科尼安(Melkonian)和他的同事们分析了它的基因组以及一个近亲的基因组，以追踪对生命从水中出现至关重要的基因。这些基因中至少有两个来自土壤细菌，很可能转移到了这些藻类和陆地植物共有的祖先中。

测序这两种藻类，Spirogloea muscicola和Mesotaenium endlicherianum“是早期植物进化领域的一个里程碑，”简·德·弗里斯，在德国哥廷根格奥尔格八月大学的进化植物学说。与土壤细菌的联系是一个额外的好处。佛罗里达大学盖恩斯维尔分校的植物进化生物学家帕梅拉·索尔蒂斯(Pamela Soltis)说：“这种水平基因转移可能有助于土地定居，这非常令人兴奋。”尽管细菌交换基因已广为接受，但将基因转移到更复杂的生物体的例子仍存在争议。她补充说，如果这种情况持续下去，就说明了这一过程对于进化的重要性。

她和其他人数十年来一直对植物如何着陆感到困惑。比较近亲基因组是一种追踪陆地脂性状何时发生的方法，但直到2012年，研究人员才认为这些藻类(植物学植物科)属于最接近陆地植物的藻类。大多数植物志藻科植物是水生的，具有庞大而复杂的基因组，但没有麝香链球菌或endicherianum。它们的基因组不到人类基因组大小的十分之一，并且都生活在潮湿的表面上，这表明它们在某种程度上存在于地球上。

因此，Melkonian与加拿大埃德蒙顿艾伯塔大学的基因组学家Gane Ka-Shu Wong合作，对藻类基因组进行了测序。然后他们将两个基因组与九种陆地植物和其他藻类的基因组进行了比较。研究人员在22个基因家族中发现了902个基因，这两个半陆生藻类和陆地植物共有，而其他藻类则缺乏。这些基因代表着大约5.8亿年前在这两个群体在植物科本上彼此分离之前进化的基因。

用于应对缺水生活的基因组工具箱比研究人员所期望的要饱满。共有的两个基因家族编码的基因可以帮助植物应对干旱和其他胁迫。

令研究人员惊讶的是，这些基因也存在于土壤细菌中，而没有其他生物。因为细菌藻类进化之前，研究人员得出结论：这些基因跳入这些藻类和陆生植物的共同祖先从附近土壤中的细菌，它们在今天的报告细胞。由于声称细菌和更复杂的生物之间水平基因转移的说法经常被认为是污染，因此研究人员说，他们确保测序的藻类是纯净的，并检查了转移基因旁边的基因是否像植物一样，而不是像细菌一样。如果它们是污染物。“我坚信论文中描述的两个基因家族是从细菌中获得的，”北卡罗来纳州格林维尔的东卡罗来纳大学植物生物学家黄金玲说。

尽管新论文介绍了第一本公开的动植物科植物基因组，但康奈尔大学的植物生物学家乔斯林·罗斯及其同事分析了另一种，玛格丽塔酒。他们没有寻找水平转移的迹象，但是在11月8日的预印本上，他们报告了一些对土地适应的证据，例如大量的细胞壁基因和应对强光的基因。罗斯说，这两项研究“将拼图中的关键部分最终揭示了允许陆地植物出现的进化创新”。

此外，加利福尼亚大学戴维斯分校的名誉植物进化生物学家詹姆斯·多伊尔(James Doyle)说，Cell论文“确实以惊人的方式巩固了植物科植物与陆地植物之间的关系。”同时，这两个项目都表明“土地适应早于土地”植物。”

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