中大學者推算細菌演化歷程

  在地球數十億年生命演化歷史中,微生物完全佔據了起初三分二時間,及後才逐漸發展成較複雜的生命形式,包括各種動植物以及人類。對科學家來說,由於細菌等微生物極少會留下化石等痕跡,要推算其演化與起源時間,面對重大的挑戰及困難。中文大學研究人員創新地利用動植物化石中蘊藏有關共生或寄生微生物的時間信息,推算出一類名為阿爾法變形桿菌的常見細菌的起源及進化歷程,成為細菌演化生物學領域的一項重大突破,亦為了解致病細菌的出現帶來啟示。

  有關物種演化歷程的研究,科學家建立了一套「分子鐘」(molecular clock)進行估算,背後理論是基於基因組序列的差異(基因突變)會隨着時間而累積,而速率大致恒定。透過研究動物和植物留下的化石,則可為校正「分子鐘」的速率提供寶貴的時間信息。

  中大生命科學學院副教授羅海偉及博士後研究員王思碩,參考了學界著名的「線粒體內共生(mitochondrial endosymbiosis)」學說,即細胞中負責呼吸的線粒體,在演化上源自阿爾法變形桿菌的一個分支。二人通過構建阿爾法變形桿菌和線粒體的「系統發育樹」,列出物種之間的進化關係,再結合與該類細菌有緊密的共生或寄生關係的動植物化石中蘊藏的時間信息,成功推算阿爾法變形桿菌及其主要分支的演化歷程。