优质解答
人类和所有动物的祖先是至少在地球上生活了5亿年的海绵,而海绵的祖先是真菌!
今天,大多数生物学家相信地球上的生命最早起源于一种非常简单的生物,但是这种简单的古老生物到底是什么?与今天的人类和动物有什么关系?却是一个很长时间没有找到
答案的问题.不过,在美国国家卫生研究院和美国航天局的资助下,美国微生物进化学专家米切尔.索金(Michell Sogin)运用自动DNA排列技术和计算机程序,在最近找到了这个问题的答案：人类和所有动物的祖先是至少在地球上生活了5亿年的海绵,而海绵的祖先是真菌!索金说,了解动物是怎样进化的,很有意义——不仅能够帮助我们了解未来生命将发生什么变化,甚至能帮助我们了解在宇宙中其他生命存在的可能性.
凶猛、多情、好动——海绵的性格并不“棉”
索金在了解真菌之前先了解了海绵.
在地球上的海洋里,至少有9000种海绵.有的海绵甚至生活在淡水中.他们靠身上的小孔,从成吨的海水中过滤到几克微薄的营养物质维持生命.海绵是多细胞(multicellular)生物,虽然有些海绵有玻璃一样的骨骼.但是总体上看,海绵没有组织、肌肉、器官、神经、大脑这些要件.
海绵细胞的主要成分是碳酸钙或碳酸硅以及大量的胶原质.在海绵的管壁上,长有摆动的长须(cilia),长须能从海水中滤掉废物,留下营养.不论海绵的体积多大,所需要的食物只要能满足每一个细胞就够了,并不贪婪.当然,海绵中也有“动物凶猛”者.在夏威夷生长的火海绵能够分泌毒液,给其他动物造成剧痛；生长在地中海的一种海绵,则具备诱骗小甲壳类动物的能力,能够伸出锋利的刺把它们团团围住,饱餐一顿.
海绵也是最早的有性繁殖生物,大多数的海绵都是雌雄同体的,能够同时产生卵子和精子并排入水中.精子会一直在海水中遨游,直到找到另一个海绵管道的接收入口.
海绵的多情还表现在：他还有另外一种生殖方式——如果一块海绵遭受外力破坏,被拆散了的细胞会在海水中寻找同伴,然后重新聚在一起,仿制出一块与它们父母辈相同的海绵.海绵受伤以后,不会用新细胞代替旧细胞的方式愈合伤口,而是调动旧的细胞到创伤处,阻止伤口进一步蔓延.
就这样,海绵很潇洒地生活在水下,并为周围成千上万种生物提供庇护所.此外,海绵其实很好动.1986年美国北卡罗来纳州大学的生物学家卡尔汗.邦德(Calhoun Bond)就发现,海绵并不是静止不动的,他通过精密仪器观察到,海绵的边缘会像肢体一样帮助自己移动,有的一天能移动4毫米,有的居然能爬上玻璃容器壁.
从一百五十万分之一概率中找答案——遗传因子分析像大海捞针
以往,科学家判断动物之间的联系主要依赖于观察动物外观,包括化石来判断.如果两种生物拥有共同的特征,比如爪子,就会被认为具有某种亲属关系.随着基因技术的突飞猛进,利用基因分析寻找生物源头开始了实际应用.上世纪70年代,索金的导师卡尔.乌伊斯(Carl Woese)就开始了这方面的研究.1989年索金成立了实验室,接过导师的课题继续研究.索金把研究方向集中在基因的进化以及寄生虫方面,他希望通过这些研究,回答导师提出的问题：在生命最重要的单位,细胞是如何形成的.
基因分析并不是比较某些生物的全部基因构成,而是通过比较某些生物共有的基因段,分析其中的差异来判断两者之间的关系,如果两者有相似的基因排列,并且带有同样的基因特征,那么就可以推论两种生物具有同一个祖先.如果基因排序非常不同,那就可以知道他们在很早以前就分叉,朝着不同的方向进化了.
索金希望在这种理论指导下,采用核醣体RNA手段,建立一个客观的动物进化结构方程式,他从极为罕见的古菌(archaea)的基因排序入手,从浮游生物、真菌、海绵、水母、海葵、软体动物中提取DNA,比较它们的基因排列顺序,比较核醣体RNA,并且应用十进位计数法,来计算它们与昆虫、鱼类、鸟类、哺乳动物之间的关系.
20多年前,基因技术还刚刚起步,这样的计划在当时是非常有远见的.在上世纪80年代初,科学家确定红海绵的一个遗传因子就要消耗一年的时间,所有的工作都是手工操作.几年之后,他们能在一年内分析10～15个因子.今天,索金已经能在一夜之间做1000个因子分析了.但即便是今天,一段特定的染色体组也可能包含着30亿对基础对,要找出2000对的关系,概率为一百五十万分之一,因此,要找到答案仍然像是大海捞针.
前世今生
索金查遍了所有的最古老生物,如水母、海葵、海绵、软体动物,海星等的基因后,终于得出结论：海绵毫无疑问是今天所有动物最直接的祖先.在索金以前,一些生物学家怀疑海绵实际上是一种植物,另一些生物学家怀疑海绵是独立于动物进化链之外的一种生物,和今天的进化结果没有联系.
他的发现还显示,在海绵之后的“晚辈”是刺丝胞动物(cnidarians)类,比如水母,海葵,珊瑚等等,他们和海绵一样拥有袋状体型,它们都具有触角,并且在触角的末端都有像嘴巴一样张开的口.但是海绵的细胞形状具有环形细胞的特点,它带有非常小的长须,这些须又被一群更小的毛状)微绒毛包围着.成千上万的须在水中不停地挥动着,将新鲜的海水送入“口中”.
索金相信海绵最直接的祖先是领鞭虫,领鞭虫也是单个细胞的生物,有着长鞭一样的须,而包围着须的是一系列微绒毛.他们当中的一些甚至靠得很近结成了群落,几乎快要发展成动物了.
虽然,今天已经无从知道最早的海绵是什么样子,但是至少仍然具备一些今天海绵的特征,今天我们能发现硅藻属、马蹄蟹这些动物都和它们进化之前的样子几乎一样.
所有的动物都来自真菌
索金更重要的发现是,在进化座标上,比领鞭虫更早的祖先是真菌,海绵和所有的动物包括人类都来自真菌.在此之前,很多科学家都将真菌错误地归类于植物.但是索金的研究发现,植物和真菌是完全不同的两类生物.真菌和动物最早来自同一个家族,这一点不仅对认识生命来源具有意义,对认识真菌对人体的入侵更具有现实意义.
索金说,真菌导致的疾病包括癣菌病,香港脚,心肌炎.真菌导致的疾病之所以难治是因为真菌和人类有很多共同点,只有当两种生物具有不同的特点,或者说在治疗的同时不伤及主体时,治疗才更容易,这一点,相信会对将来的生物医学研究有启发.另外,每年成千上万的艾滋病病人死于卡式肺囊虫肺炎(pneumocystis carinii).直到最近,很多人都还相信这是一种与疟疾有关的寄生原生动物引起的,但是索金研究小组最近发现,卡式肺囊虫肺炎实际上是一种与真菌管型密切的生物,用对抗真菌的药物就可以有效地抑制卡式肺囊虫肺炎.
索金说,在海绵和刺丝胞动物之后,才出现了昆虫这种两边对称的生物,此后,生物发生了一次爆炸性的进化革命,从此,生物有目的的活动能力大大加强,具备了以往任何生物所没有的优越性.
人类和所有动物的祖先是至少在地球上生活了5亿年的海绵,而海绵的祖先是真菌!
今天,大多数生物学家相信地球上的生命最早起源于一种非常简单的生物,但是这种简单的古老生物到底是什么?与今天的人类和动物有什么关系?却是一个很长时间没有找到
答案的问题.不过,在美国国家卫生研究院和美国航天局的资助下,美国微生物进化学专家米切尔.索金(Michell Sogin)运用自动DNA排列技术和计算机程序,在最近找到了这个问题的答案：人类和所有动物的祖先是至少在地球上生活了5亿年的海绵,而海绵的祖先是真菌!索金说,了解动物是怎样进化的,很有意义——不仅能够帮助我们了解未来生命将发生什么变化,甚至能帮助我们了解在宇宙中其他生命存在的可能性.
凶猛、多情、好动——海绵的性格并不“棉”
索金在了解真菌之前先了解了海绵.
在地球上的海洋里,至少有9000种海绵.有的海绵甚至生活在淡水中.他们靠身上的小孔,从成吨的海水中过滤到几克微薄的营养物质维持生命.海绵是多细胞(multicellular)生物,虽然有些海绵有玻璃一样的骨骼.但是总体上看,海绵没有组织、肌肉、器官、神经、大脑这些要件.
海绵细胞的主要成分是碳酸钙或碳酸硅以及大量的胶原质.在海绵的管壁上,长有摆动的长须(cilia),长须能从海水中滤掉废物,留下营养.不论海绵的体积多大,所需要的食物只要能满足每一个细胞就够了,并不贪婪.当然,海绵中也有“动物凶猛”者.在夏威夷生长的火海绵能够分泌毒液,给其他动物造成剧痛；生长在地中海的一种海绵,则具备诱骗小甲壳类动物的能力,能够伸出锋利的刺把它们团团围住,饱餐一顿.
海绵也是最早的有性繁殖生物,大多数的海绵都是雌雄同体的,能够同时产生卵子和精子并排入水中.精子会一直在海水中遨游,直到找到另一个海绵管道的接收入口.
海绵的多情还表现在：他还有另外一种生殖方式——如果一块海绵遭受外力破坏,被拆散了的细胞会在海水中寻找同伴,然后重新聚在一起,仿制出一块与它们父母辈相同的海绵.海绵受伤以后,不会用新细胞代替旧细胞的方式愈合伤口,而是调动旧的细胞到创伤处,阻止伤口进一步蔓延.
就这样,海绵很潇洒地生活在水下,并为周围成千上万种生物提供庇护所.此外,海绵其实很好动.1986年美国北卡罗来纳州大学的生物学家卡尔汗.邦德(Calhoun Bond)就发现,海绵并不是静止不动的,他通过精密仪器观察到,海绵的边缘会像肢体一样帮助自己移动,有的一天能移动4毫米,有的居然能爬上玻璃容器壁.
从一百五十万分之一概率中找答案——遗传因子分析像大海捞针
以往,科学家判断动物之间的联系主要依赖于观察动物外观,包括化石来判断.如果两种生物拥有共同的特征,比如爪子,就会被认为具有某种亲属关系.随着基因技术的突飞猛进,利用基因分析寻找生物源头开始了实际应用.上世纪70年代,索金的导师卡尔.乌伊斯(Carl Woese)就开始了这方面的研究.1989年索金成立了实验室,接过导师的课题继续研究.索金把研究方向集中在基因的进化以及寄生虫方面,他希望通过这些研究,回答导师提出的问题：在生命最重要的单位,细胞是如何形成的.
基因分析并不是比较某些生物的全部基因构成,而是通过比较某些生物共有的基因段,分析其中的差异来判断两者之间的关系,如果两者有相似的基因排列,并且带有同样的基因特征,那么就可以推论两种生物具有同一个祖先.如果基因排序非常不同,那就可以知道他们在很早以前就分叉,朝着不同的方向进化了.
索金希望在这种理论指导下,采用核醣体RNA手段,建立一个客观的动物进化结构方程式,他从极为罕见的古菌(archaea)的基因排序入手,从浮游生物、真菌、海绵、水母、海葵、软体动物中提取DNA,比较它们的基因排列顺序,比较核醣体RNA,并且应用十进位计数法,来计算它们与昆虫、鱼类、鸟类、哺乳动物之间的关系.
20多年前,基因技术还刚刚起步,这样的计划在当时是非常有远见的.在上世纪80年代初,科学家确定红海绵的一个遗传因子就要消耗一年的时间,所有的工作都是手工操作.几年之后,他们能在一年内分析10～15个因子.今天,索金已经能在一夜之间做1000个因子分析了.但即便是今天,一段特定的染色体组也可能包含着30亿对基础对,要找出2000对的关系,概率为一百五十万分之一,因此,要找到答案仍然像是大海捞针.
前世今生
索金查遍了所有的最古老生物,如水母、海葵、海绵、软体动物,海星等的基因后,终于得出结论：海绵毫无疑问是今天所有动物最直接的祖先.在索金以前,一些生物学家怀疑海绵实际上是一种植物,另一些生物学家怀疑海绵是独立于动物进化链之外的一种生物,和今天的进化结果没有联系.
他的发现还显示,在海绵之后的“晚辈”是刺丝胞动物(cnidarians)类,比如水母,海葵,珊瑚等等,他们和海绵一样拥有袋状体型,它们都具有触角,并且在触角的末端都有像嘴巴一样张开的口.但是海绵的细胞形状具有环形细胞的特点,它带有非常小的长须,这些须又被一群更小的毛状)微绒毛包围着.成千上万的须在水中不停地挥动着,将新鲜的海水送入“口中”.
索金相信海绵最直接的祖先是领鞭虫,领鞭虫也是单个细胞的生物,有着长鞭一样的须,而包围着须的是一系列微绒毛.他们当中的一些甚至靠得很近结成了群落,几乎快要发展成动物了.
虽然,今天已经无从知道最早的海绵是什么样子,但是至少仍然具备一些今天海绵的特征,今天我们能发现硅藻属、马蹄蟹这些动物都和它们进化之前的样子几乎一样.
所有的动物都来自真菌
索金更重要的发现是,在进化座标上,比领鞭虫更早的祖先是真菌,海绵和所有的动物包括人类都来自真菌.在此之前,很多科学家都将真菌错误地归类于植物.但是索金的研究发现,植物和真菌是完全不同的两类生物.真菌和动物最早来自同一个家族,这一点不仅对认识生命来源具有意义,对认识真菌对人体的入侵更具有现实意义.
索金说,真菌导致的疾病包括癣菌病,香港脚,心肌炎.真菌导致的疾病之所以难治是因为真菌和人类有很多共同点,只有当两种生物具有不同的特点,或者说在治疗的同时不伤及主体时,治疗才更容易,这一点,相信会对将来的生物医学研究有启发.另外,每年成千上万的艾滋病病人死于卡式肺囊虫肺炎(pneumocystis carinii).直到最近,很多人都还相信这是一种与疟疾有关的寄生原生动物引起的,但是索金研究小组最近发现,卡式肺囊虫肺炎实际上是一种与真菌管型密切的生物,用对抗真菌的药物就可以有效地抑制卡式肺囊虫肺炎.
索金说,在海绵和刺丝胞动物之后,才出现了昆虫这种两边对称的生物,此后,生物发生了一次爆炸性的进化革命,从此,生物有目的的活动能力大大加强,具备了以往任何生物所没有的优越性.