蓝藻是单细胞生物吗,绿藻是单细胞生物吗？

植物陆地化演化的新发现

经济日报记者 常理

A、B、C、D分别为轮藻科、鞘翅目、片麻岩科、苔类植物电镜图。（资料图片）

自古以来，生命起源于海洋，但绿藻如何登陆并演化为陆地植物群落，一直是科学界研究的焦点。近日，农业科学院基因组所合成生物学中心程时锋团队联合多国科学家取得了重大突破。

在漫长的地球生命进化历程中，陆地植物共同祖先的秘密终于揭开一角。通过系统分类与比较进化基因组学研究，程时锋团队联合其他的科学家发现了两个单细胞绿藻的基因组，揭示了其与陆地植物共同祖先在5亿年前成功适应干旱环境并登陆的分子机制。这一成果已于11月14日在线发表于国际权威期刊《细胞》上。

约15亿年前，海洋现了进行光合作用的真核生命。数亿年前，原始的藻类在海洋中大量繁衍。这些藻类为了生存，开始尝试向陆地进发，最终形成了我们今天所见的陆生植物。这是一个复杂而漫长的过程，藻类如何从水中生存转变为适应土壤环境，获取水分和养分，都是生命进化中的巨大挑战。

全球的植物分类学家和进化学家们对最原始的基部陆地植物进行了深入研究，尤其是那些生活在水与陆地接壤或潮湿地方的植物，如藓、苔等。尽管存在争议，但科学家们逐渐将目光聚焦在某些藻类身上，探索它们与陆地植物之间的联系。

在此次研究中，程时锋团队特别关注了双星藻纲中的两个物种。通过基因组学的研究手段，团队发现其中一个物种——Spirogloa muscicola，居然是一个全新的物种，且在基因组上与陆地植物的共同祖先有着密切的联系。这一发现不仅解答了长久以来的疑问，还揭示了双星藻纲在陆地植物演化中的关键作用。

更令人惊讶的是，团队还发现这两个绿藻的基因组中存在从土壤细菌中“借来”的两个关键基因GRAS和PYL。这些基因的功能过去被认为只存在于陆地植物中，但这次的研究首次将它们的起源追溯到双星藻纲的基因组上，证实了这些基因是通过水平基因转移（HGT）从细菌传到绿藻的。这一事件发生在约5.8亿年前，与植物陆地化的化石记录相吻合。

程时锋团队通过高质量纯化样品和精细的序列分析，排除了细菌污染的可能，确保了研究结果的可靠性。他们的研究不仅为我们理解生命的演化提供了新的视角，还为现代农业育种提供了新的思路和方向。

“自然界中确实存在‘’现象。”程时锋幽默地说，“虽然我们无法回到5亿多年前亲眼见证，但通过现代的科学手段，我们可以一窥历史的奥秘。”

生命的演化是一个复杂的过程，涉及众多因素。但重要的是，通过系统比较进化基因组学的方法，我们能够利用现有的物种和数据研究亿万年前的演化规律。这为农业育种提供了新的启示：从大自然中寻找目标功能基因，或许将为农业育种带来新的突破。