新「生命之樹」誕生,增加上千種新物種

作者 | 發布日期 2016 年 04 月 13 日 10:19 | 分類 環境科學 , 生物科技 follow us in feedly
tree of life

歷史上第一顆的「生命之樹(Tree of Life)」是由提出演化論的達爾文所親手畫出,簡單描繪了物種之間的演化關係,卻無法道盡世界上所有的物種。經時間的演變,科學家也在這過程中不斷的發現新物種,增加了「生命之樹」的複雜性。一研究團隊在 11 日公布最新的「生命之樹」,也讓人類更加了解到自己的渺小。



近年來,科學家發現了上千個新物種,而此發現卻也對「生命之樹」的描繪有著相當巨大的影響。在這些新物種中,大部分都是一些細菌以及被稱為「古菌(Archaea)」的單細胞微生物,但他們的出現卻也表示著在人類眼前所能看到的一切,根本只是世界上所有生物的其中一小部分而已。

第一個「世界的生命之樹(universal tree of life)」是由美國伊利諾伊大學的 Carl Woese 以及其同事在 1970 年代時,基於達爾文的繪圖方式所畫出的。Woese 以三大樹幹呈現世界上的物種,其一為人類所屬的真核細胞,另一個則為許多大腸桿菌所屬的細菌,最後一類則為剛剛所提的生長在溫泉等極端環境的古菌。

 

如何畫出新的「生命之樹」?

然而,要畫出新的「生命之樹」,科學家面臨的最大挑戰是要怎麼在實驗室裡培養出大量的單細胞微生物了。許多種微生物因為沒有辦法獨立存活,他們是沒有辦法脫離原環境培養出來。但美國加州大學柏克萊分校的 Jillian F. Banfield 和其同事找到了方法,他們取出像是低窪地以及深海噴泉口等環境中的 DNA,再將其重新組合。

Banfield 與其團隊成員花了好幾年的時間,蒐集數百種新微生物物種的基因組,但他們當時卻從未想過這些物種是如何能繪進「生命之樹」裡的,Banfield 也表示,在忙於重組的過程中,他們也從未成功地將所有的基因組拼湊成完整的新物種,他們後來才終於決定是時候該來重畫「生命之樹」的圖了。

new tree of life

▲ Banfield 與其同事畫出的全新「生命之樹」。(Source:Nature Microbiology)

為了瞭解新物種之間的親緣關係,研究團隊研究了 2,072 種已知物種的 DNA,以及 1,011 種新發現物種的 DNA,並運用超級電腦以分析並評估可能所屬的分類,希望能透過這樣的方式畫出新的「生命之樹」。結果出爐後,不僅證明了先前真核細胞與古菌有著非常密切關聯的發現外,在細菌的樹幹部分又畫出了極為複雜的枝條,顯見世界上生物的多樣性是許多人類所未知的。

未參與此計畫的內華達大學生物學家 Brian P. Hedlund 表示,這份研究最驚人的是這棵樹居然被那些許多科學從未看過或從未在實驗室中培養出的物種所支配,很多的生命都是在人類看不見的情況下生長著的。Banfield 也表示,有了這顆全新的生命樹後,將能讓研究微生物生態學的生物學家、尋找全新基因的生物化學家、以及研究生物演化與地球歷史的研究學者對其領域有著更詳盡的了解。

此外,Banfield 也表示在未來幾年內,此圖應該不會有太大的變動,但他也期望未來在「真核細胞」這一類上能有新的發現,並認為真菌方面將可能會有重大的發現。而有了這顆全新的「生命之樹」後,不僅讓人類對世界的生物多樣性改觀,也為科學家帶來更多能研究的面向。

(首圖來源:Flickr/Thomas Sean Kelleher CC BY 2.0) 

關鍵字: ,

發表迴響