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生命起源于海洋。从地球诞生，到海洋出现，再到出现原核生命、真核生命，经历了数十亿年的漫长进化。远古海洋中的绿藻，是如何登上陆地并演化成陆地上千姿百态的植物群落的？长期以来一直是科学界研究的焦点。

11月14日，国际期刊《细胞》在线发表了中国农业科学院农业基因组研究所程时锋团队的重要成果。程时锋团队与来自德国、加拿大、俄罗斯和深圳华大基因等国家、机构的科学家联合发布了两个单细胞绿藻的基因组，揭示了陆地植物共同的祖先在5亿年前突破干旱适应成功登陆上岸的分子机制，同时也发现了陆地植物祖先“借用”土壤细菌基因进行陆地化的“转基因“进程。

科学家们发现，几乎所有的化石与分子证据均表明，现存陆地植物的起源来源于一次单一登陆事件。也就是说，只有一种类似藻类的生命才是陆地植物的共同祖先。而其他的藻类虽然也陆陆续续成功登陆并生存下去，比如我们现在看到的硅藻、蓝藻等，但是它们缺乏了进一步向更高等形态进化的能力，因此不是陆地植物的共同祖先。

全世界的植物分类学家和进化学家们都在不同地区做过不同程度的研究，他们分析过最简单原始的基部陆地植物，如藓、苔、角苔类植物，因为这些植物生活在水与陆地接壤或是潮湿的地方，最接近数亿年前藻类登陆的情境。

在此基础上，科学家们最终将答案锁定在轮藻目、鞘毛藻目，以及形态简单得多的双星藻纲中。

科学家们通过系统分类与比较进化基因组学研究，证实了其中之一的绿藻（Spirogloea　muscicola）（尚无中英文译名），居然是属于一个全新的物种，并且它是双星藻纲最早分化出来的最接近陆地植物共同祖先的基部物种。

程时峰团队通过系统研究，证明了一种水生的单细胞绿藻Spirogloea muscicola是所有陆地植物最近缘的共同祖先。他们发现，许多之前被认为是陆地植物才有的基因，在该绿藻基因组上都能找到起源的“根”。

同时，该研究发现，在进化过程中，为了适应陆地环境，陆地植物的共同祖先从土壤细菌中“借”来了两个关键基因：GRAS和PYL，这是大自然自发的“遗传工程事件”，也是陆地植物祖先适应陆地生境的关键分子驱动力。此前这两个关键基因一直被认为是陆地植物所特有的。科研人员发现这次水平基因转移事件发生的时间约为6亿年前，与植物陆地化上岸前的化石时间相吻合。

“自然界中发生的“转基因”，或自发性的遗传工程事件，是存在的”，程时锋笑言道，“如果有时光机带着人们回到5亿多年前，或许是个不错的体验，我们还可以现场做一个转基因验证实验。”

但是，生命的演化是极其复杂的，有很多综合影响的因素。“重要的是，我们找到了系统比较进化基因组学这一个极其有效的基因发现手段，即便利用现存的有限物种和数据，也能帮助我们研究很多亿万年前的、深度同源或平行演化性状起源的分子规律，如C4光合作用或结瘤固氮的研究。进化比人类聪明太多，从大自然多样性的物种资源中获得启发，进行目标功能基因发现与挖掘，是如今农业育种家们需要重视的重要一步。”程时锋补充道。

基因组所程时锋研究员为该文第一作者，德国科隆大学Michael Melkonian教授以及加拿大阿尔伯塔大学Gane Ka-Shu Wong教授为该文共同通讯作者，基因组所程时锋团队冼文飞实习研究员为共同第一作者。项目受到深圳市科创委、中国农业科学院创新工程、广东省岭南实验室和华大基因的资助。

来源：光明日报、经济日报