16SrRNA在进化研究中的应用与古菌的发现

多年来科学家们一直认为地球的生命由原核生物和真核少物两大类组成，直到70年代后期这个概念才受到Woese研究的挑战。1977年，Woese等在研究了 60多种个同细菌的16SrRNA序列后，发现了一群序列奇特的细菌一一产甲烷细菌，他们认为这 是地球上的第二生命形式，命名为古细菌后改名为古菌。 Woese之所以选择16s rRNA作为研究生物进化的大分子，是因为它具有如下特点：①作为蛋白质合成的必要场所，16SrRNA存在于所有生物的细胞中并执行相关 的功能；②具有分子计时器的特点，分子序列变化缓慢，能跨越整个生命迸化过程；③ 分子中含有进化速度不同的区域，可用于进化程度不同的生物之间的系统发育研究。他在比较了3大类生物的核糖体小亚基rRNA序列后，发现三域生物间的序列相似性都低 于60%，而域内的序列相似性高于70%，因而认为生命是由细菌域和真核生物域所构成、并由此构建了一个生命进化总树。之 后，人们也将其他序列保守的生命大分子用于生命进化研究中，如RNA聚合酶的亚 基，延伸因子EF-Tu, ATPase等，其研究结果也支持Woese的二域生命学说。最近一个产甲烷古菌的全基因组序列分析也证实它们代表了一种特殊的生命形式。

古菌是一群具有独特的棊因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物，通常下：活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中，营自养和异养生活，特殊的 生理功能，如在超髙温、高酸碱度、髙盐及无氧状态。它们具独特的细胞结构，如细 胞壁骨架为蛋白质或假肽聚糖，细胞膜含甘油醚键，以及代谢中的酶作用方式既不同于细菌又不问于真核生物。近年的研究发现，尽筲古菌在细胞大小、结构及基因组结构方面与细菌相似，但其在遗传位息的传递和可能标志系统发育的信息物质方面却更类似于真核生物，因而目前普遍认为:古菌是细菌的形式，真核生物的内涵。

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