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(chǎn)氧氣的能力大約產(chǎn)生于23億年前的一次生物進化。據(jù)科學(xué)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(nèi)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(nèi)變成了自己的細(xì)胞器。也就是說，藍藻寄生在所有“綠色”產(chǎn)氧生物體內(nèi)。
“光合作用是一個進化的奇點”加州理工學(xué)院（Caltech）地球生物學(xué)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(zhuǎn)化成糖以為生的過程，氧氣是這個過程的副產(chǎn)品?！八{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。”
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(xué)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(xué)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(biāo)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(chǎn)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(chǎn)氧。過去曾有人認(rèn)為Melainabacteria可能是逐漸才喪失的產(chǎn)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(xué)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(xué)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(xué)者James Hemp說。
報道在Science的這些新發(fā)現(xiàn)，得益于新的技術(shù)。無需分離純化，也無需擴增培養(yǎng)，新一代測序技術(shù)使科研工作者們用更少的時間，更少的樣品，精準(zhǔn)地獲得大規(guī)模的基因組測序數(shù)據(jù)，帶領(lǐng)我們一步步揭開生命之謎。
