氧氣——動物生存離不開它，燃料燃燒缺不了它，一切氧化過程都消耗氧氣。植物和藻類通過光合作用源源不斷地為我們排放氧氣，補充氧氣消耗。
植物和藻類生產氧氣的能力大約產生于23億年前的一次生物進化。據(jù)科學家們所知，這場全球化的生物的進化僅發(fā)生過一次。隨后，內共生理論解釋了其他植物和藻類的光合作用進化：植物們在進化過程中都不約而同地將藍藻收入體內變成了自己的細胞器。也就是說，藍藻寄生在所有“綠色”產氧生物體內。
“光合作用是一個進化的奇點”加州理工學院（Caltech）地球生物學教授Woodward Fischer所指的的是某些生物利用來自陽光的能量將二氧化碳和水轉化成糖以為生的過程，氧氣是這個過程的副產品。“藍藻發(fā)明了這項技能，進化出了屬于藻類的葉綠體?；ú輼淠静贿^是在陸地上行走的藻類?！?/span>
然而，像是一塊未被探索之地，藍藻的秘密總是鮮為人知。例如，最近一二十年前，分類學家還稱它們?yōu)椤八{綠藻類（blue-green algae）”。后來才發(fā)現(xiàn)它根本不屬于藻類，而是一種全新的生物有機體?！斑B分類都還搞不清楚，更別提破解它們的進化之謎”Fischer說道。
“很長一段時間，它們都是特有的種群，沒有人知道它們從何而來，或是有沒有其他親戚”Fischer說，“想象一下，如果不了解類人猿，將如何了解人類進化?！?/span>
Fischer和其Caltech的同事們以及澳大利亞昆士蘭大學的合作伙伴們，終于在3月30發(fā)表了一篇Science文章，向我們揭示了藍藻的進化族譜。
他們新增了41個從未開發(fā)過的微生物基因組，進而標記了藍藻出現(xiàn)光合作用的精確位點。這41種微生物都屬于藍藻，但是不含光合作用基因，因此也不能像其他藻類和植物一樣制造有機物，反而依靠消耗有機物生存。
Fischer和同事發(fā)現(xiàn)了一個藍藻的獨立分支，名叫 Oxyphobacteria，它可能是第一個以及唯一一個能夠進化出產氧光合作用的藍藻。它最近的親屬叫Melainabacteria，喜歡生活在動物（包括人類）消化道，并不產氧。過去曾有人認為Melainabacteria可能是逐漸才喪失的產氧能力。但是本文發(fā)現(xiàn)，第二接近藍藻的親屬叫Sericytochromatia也不能參與光合作用。
Fischer說，這明確表明Oxyphobacteria真有可能是塑造了地球的這種化學工藝的唯一發(fā)明人。
41個新添物種都被歸類在Melainabacteria 和Sericytochromatia下面。特別是Sericytochromatia，在此之前從未被描述過。等分類學家閱讀本篇文章后，這些物種將會被重新命名。
“知道了它們的存在，又知道了 它們的基因配置。現(xiàn)在我們可以把它們放到進化樹上，開始著手分離純化研究它們的生理和生態(tài)功能了”本文的共同作者，Caltech的博后學者James Hemp說。
報道在Science的這些新發(fā)現(xiàn)，得益于新的技術。無需分離純化，也無需擴增培養(yǎng)，新一代測序技術使科研工作者們用更少的時間，更少的樣品，精準地獲得大規(guī)模的基因組測序數(shù)據(jù)，帶領我們一步步揭開生命之謎。
