DNA分析破解生命起源，生命的早期進化比以前想像的要更複雜

生命起源的是關於地球上的生命如何自然發生的。2017年，科學家在加拿大魁北克發現42.8億年前的微生物化石，可能是地球上最古老的生命證據。

赤鐵礦管狀物。研究人員稱它們是最古老的微生物化石，是地球上生命的最早證據。圖片：Matthew Dodd

長期以來，生物學家一直希望了解地球上最早的生命有機體的性質。如果可以找到的話，也許就可以說出生命在地球上的出現方式、時間和地點，甚至可以以此判斷生命是否在宇宙中普遍存在。

生物學家將所有生命體歸為三個大類（域）。其中兩類 - 細菌和古細菌 – 是由單細胞生物組成的，稱為原核生物，而第三類是真核生物，包括我們熟悉的大多數較大的多細胞生物：真菌、動植物。在這三個大類中，毫無疑問真核生物是最後進化的，但是關於它們之間的關係以及哪個更早出現仍然有許多爭議。

流行的觀點認為細菌、古菌和真核生物各代表了一支具有簡單遺傳機制的遠祖生物的後代。這種分類非常流行，但遠祖生物的說法並未被普遍接受。一些生物學家認為古細菌和真核生物產生於特化的細菌。

古細菌和真核生物的關係也是個難題。雖然很多遺傳樹將二者並在一起，但是，在一些細菌中發現了和古細菌類似的基因，使這些關係變得複雜起來。一些人認為真核生物起源於古細菌和細菌的融合，二者分別演變為細胞核和細胞質。這解釋了很多基因上的相似性，但在解釋細胞結構上很不成功。

傳統觀點認為生命具有單一的共同祖先

生物學中的一個基本問題是地球上最初的生命形式是什麼。有兩種基本的方法可以嘗試解決這一問題。首先，我們可以尋找生物學記錄可能遺留在地質記錄中的證據。第二，我們可以使用基因序列的比較來嘗試了解哪些序列最古老。

很明顯，無法知道最初的生物吃什麼以及它們生活在何處，但DNA分析能夠發現可能進化的速度。

東京理工大學和馬克斯·普朗克研究所設計了一項宏大的工程，分析了數千種微生物的DNA數據，通過比較得出了數千種系統發育樹，以試圖鑑定最古老的基因以及它們何時可能進化，並了解基因如何在生物之間轉移以解釋共同祖先的性質。

將溫泉水染色的古細菌

分析得到的DNA數據是混亂和模糊不清的。在生命的早期，不同的基因類型以不同的速率發生變化。這表明早期的突變率比現在高得多，經常出現「基因跳躍」，這使得無法對生命的早期「家譜」進行一個簡單的解釋，比如誰是誰的祖先或者誰與誰更相似。

在細菌和古細菌之間「混合」進化的蛋白質，不存在單一的共同祖先。圖片：Berkemer and McGlynn

因此，了解早期的生命可能比以前想像的要更難。它們很可能不是一種或者幾種，也許是成千上萬種，經過混亂的交流，最終形成幾個穩定的類別，並一直流傳下來。

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