科罗拉多大学博尔德分校 蓝细菌的图像，托里波丝
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科罗拉多大学博尔德分校的科学家发现，生活在现代海洋中的一种单细胞生物可能与数十亿年前存在的生命形式有很多共同点——这从根本上改变了地球
这项新研究将于明年1月发表
在《科学进步》杂志上，是探索自然界中最努力工作的微生物——蓝细菌——的最新成果
这些单细胞光合生物，也被称为“蓝绿藻”，如今几乎可以在任何大水体中找到
但在20多亿年前，它们在地球生命史上扮演了一个额外的重要角色:在一个被称为“大氧化事件”的时期，古代蓝细菌产生了突然而戏剧性的氧气激增
“我们看到了海洋和大气化学的彻底转变，这也改变了生命的进化，”该研究的主要作者萨拉·赫尔利说，她是地质科学和生物化学系的博士后研究助理
“今天，所有高等动物都需要氧气来生存
" 迄今为止，科学家们仍然不知道这些基础微生物长什么样，它们生活在哪里，或者是什么触发了它们对地球的改造
但是赫尔利和她的同事认为，他们可能已经通过对自然发生的和基因工程蓝藻的研究，更接近于一个答案
该小组报告说，这些古老的微生物可能在开阔的海洋中自由漂浮，类似于一种被称为β-蓝细菌的现代生命形式
研究人员说，研究它们为单细胞生物统治地球提供了一个窗口
“这项研究给了我们一个独特的机会来形成和检验关于古代地球可能是什么样子的假设，以及这些古代生物可能是什么，”合著者之一、生物化学助理教授杰弗里·卡梅伦说
放松呼吸 你仍然可以证明蓝细菌统治了这个星球
赫尔利指出，这些生物目前产生了世界海洋中四分之一的氧气
他们成功的一个秘密可能在于碳氧体——或者漂浮在所有活着的蓝细菌内部的微小的、蛋白质排列的隔间
这些口袋对这些生物的生命至关重要，使它们能够将二氧化碳分子聚集在细胞内
赫尔利说:“能够浓缩碳使得蓝细菌能够在地球历史背景下的低二氧化碳浓度下生存。”
在大氧化事件之前，情况就不同了
大气中的二氧化碳含量可能是现在的100倍，氧气几乎不存在
出于这个原因，许多科学家长期以来一直认为古代微生物不需要碳氧体来浓缩二氧化碳
“蓝细菌已经以某种形式持续了地球20亿年的历史，”她说
“它们可能与今天的蓝细菌真的不同
" 为了找出它们有多相似，研究人员在类似于20亿年前地球上的条件下培养了装满亮绿色蓝细菌的罐子
赫尔利解释说，不同类型的蓝细菌更喜欢消化不同形式的碳原子或“同位素”
因此，当它们生长、死亡和分解时，生物体会在古老的沉积岩中留下不同的化学特征
“我们认为蓝细菌存在于几十亿年前，”她说
“现在，我们可以知道他们当时在做什么，住在哪里，因为我们有他们新陈代谢的记录
" 复活僵尸微生物 特别是，研究小组研究了两种不同类型的蓝细菌
它们包括今天海洋中常见的β-蓝细菌
但是研究人员也给这项研究增加了一个新的转折
他们试图让一种古老的蓝细菌起死回生
Hurley和她的同事利用基因工程设计了一种不含任何羧基体的特殊微生物
把它想象成一个僵尸蓝细菌
“我们有能力在实验室里进行本质上是生理上的复活，”该研究的合著者、地质科学副教授博斯韦尔·荣说
但是当研究人员研究他们文化的新陈代谢时，他们发现了一些令人惊讶的事情:他们的僵尸蓝细菌似乎没有产生与科学家以前在岩石记录中看到的碳同位素标记一致的化学标记
事实上，最适合这些古代信号的可能是β-蓝细菌——今天仍然非常活跃
换句话说，这个团队似乎无意中发现了一个藏在显眼处的活化石
他们说，很明显，生活在大氧化事件前后的蓝细菌确实具有类似于羧基小体的结构
这种结构可能有助于细胞保护自己免受空气中不断增加的氧气浓度的影响
“现代生物可能类似于这些古老的蓝细菌——这真的违反直觉，”温说
他们指出，科学家现在对古代蓝细菌的样子和它们生活的地方有了更好的了解
这意味着他们可以开始进行实验，以更深入地探索20亿年前海洋中的生活
“这里有来自地质记录的确凿证据和一种模式生物，它可以给古代地球上的生命带来新的曙光，”卡梅伦说
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