细菌发现解决了20年的分子古生物学之谜

被认为是开花植物独特的脂肪分子已经从亚得里亚海撇去的细菌中出现。这一令人惊讶的发现解决了20年前的古生物学谜团，并可能影响科学家如何解释这种分子在生态记录中的存在。一旦它表明土地和开花植物的存在，它可能表明海洋或淡水栖息细菌。所讨论的分子，异柴油醇，是脂肪分子或脂质，其唯一已知的生物来源是某些开花植物或被子植物。出于这个原因，当地质生物学家检测到异丙醇时，他们认为开花植物曾在那个地方繁盛过。

“Arborinol脂质可以在沉积岩中保存数百万年，因此它们可以起到'分子化石'的作用，可以告诉我们地球早期生物和环境的类型，”该研究的共同作者Paula Welander说道，他是地球生物学家。斯坦福大学地球能源与环境科学学院。

然而，在20世纪90年代，科学家们发现了来自德国的古代沉积物中的异冰片醇化石痕迹，其历史可以追溯到二叠纪和三叠纪时期 - 大约在1亿年前开花植物出现。当时，科学家们推测，这些脂质的微生物来源还必须存在，但是没有人发现支持这种假设的证据 - 直到现在。

在12月26日发表于美国国家科学院院刊的新研究中，Welander和她的团队发现了一种现代海洋细菌(Eudoraea adriatica)，它先前从亚得里亚海分离出来，产生两种化学结构的脂质。类似于异丙醇。

“我们称之为eudoraenol和adriaticol的脂质是以前从未见过的全新分子，”Welander说。“它们是30年来第一个被发现的新的arborinol脂质，也是第一个在植物界外被发现的脂质。”

由于在地球早期的沉积物中发现了arborinol脂质，因此更好地了解它们的生成方式可能会改变古生物学家对化石记录的解释。“如果在古代湖泊的沉积物岩心中发现这些脂质，那么问题是，它们是否代表了开花植物的陆地输入，或者实际上是否存在生产低氧环境的湖泊细菌?” 韦兰德说。

她补充说，其影响超越了地球生物学。了解某些脂质生成背后的化学反应可以帮助科学家在实验室中更好地合成类似的结构。“我们对这些蛋白质的生物化学研究有助于我们理解具有临床或生物技术意义的新化合物的合成，”Welander说。

除了由完全不同的生物体产生之外，制备脂质所需的细菌蛋白质似乎也是独特的。“被子植物和细菌在系统发育上形成了独特但非常相似的酶来产生这些脂质，”Welander说。

Welander实验室的实验表明，产生细菌脂质的蛋白质在进化意义上与在开花植物中产生异丁醇的蛋白质无关。这很重要，因为它证明了微生物没有从植物中获得这种蛋白质 - 例如通过水平基因转移 - 而是进化出独立制备arborinols的能力。Welander说：“这也增加了人们对岩石记录中的arborinols以及现代环境可能来自细菌来源的想法的可信度。”