地球诞生于45亿年前，最早的生命呈现在大约38.5亿年前，但直到5亿年前，生命都只能在水中生计。5亿年前，一个名为“绿藻陆地化”的作业产生在地球上，这一作业产生后，陆地上才逐步有了生命，人类呈现的根底也由此诞生。

　　可是，5亿年前，水中的生物到底是怎么“走”向陆地的？这一向都是一个谜题。日前，经过基因技能，我国农业科学院基因组所程时锋团队，联合来自德国、加拿大、俄罗斯与深圳华大基因的科学家，报导了两个最新单细胞绿藻基因组，及其与陆地植物一起先人在5亿年前打破干旱习惯成功登陆的分子机制。这一效果日前被世界威望期刊《细胞》在线发布。

　　15亿年前，光合真核生物诞生在海洋中，在尔后10亿年的绵长岁月中，这些生物“闲适”地日子在大海中，进化缓慢。

　　大约5亿年前，跟着地球环境的逐步改变，一些水域渐渐的呈现周期性干枯，构成一个个小水坑、河槽、近海泥沼等。降雨源源不断，湖泊与河流开端漫山遍野，有些直通入海口，打通了海洋和内陆的衔接纽带，为生命的搬迁供给了更宽广的六合。一些海洋绿藻开端向淡水进发，逐步向湿润的陆地跨进，在与土壤细菌的相互作用过程中，逐步脱节水体的依靠，开展出新的养分获取方法。

　　榜首个陆地生物呈现了，它以及它的子孙有了习惯“恶劣”环境的才能，并在此根底上，不断进化和分解，终究构成了丰厚的陆生植物群落，也便是今日的容貌。

　　植物陆地化作业，深入改变了整个地球的生态体系，首要，它是地球表面“变绿”，和生物多样性迸发的起点。在此之前，地球毫无活力，处处都是乱石荒漠，一些当地还冒着火山迸发的浓烟。其次，绿色植物生物多样性为高级生命，包含人类，供给了生计和开展一切必要的资源，比方氧气、食物、天然药物等。

　　海洋绿藻的“登陆大作战”，成为了地球生物演化中至关重要的一环，关于人类也是如此，假设没有那一次登陆，或许就不会呈现人类。

　　从原始海洋中成功登陆的远古生物，不止一种。在绵长的进化中，有多个类群的光合真核生物都从前打破干旱的封闭，成功习惯新的环境，并登陆到陆地上。可是，简直一切的化石和分子依据均标明，现存陆地植物的来源，来自于一次单一的登陆作业。也便是说，现存一切陆地植物，都有同一个“先人”，它归于一种“链型藻类”的某一个分支。

　　曩昔，植物学家和进化学家做过许多不同的研讨，他们剖析过最简略原始的基部陆地植物，比方藓、苔/角苔类植物等。可是，现存陆地生物一起的先人到底是哪个类群？榜首个真实的绿色植物是怎么从水生到陆生一步步演化成功的？在曩昔的时刻里，这一谜题仍未被解开。

　　“当咱们没办法判定到正确的物种并将其定位到正确的体系发育树上时，许多生物学和进化问题就无法很好地答复”，程时锋说道，他是该文章榜首作者，世界联盟协作主导者之一，现任我国农科院立异工程团队首席科学家，基因组所研讨员，“弄清楚产生在5亿年前的植物先人陆地化的分子机制，是一件很难却很风趣的作业”，程时锋弥补道。

　　此次，我国科学家联合多国科学家，组成研讨团队。团队获取了来自德国科隆大学藻种中心双星藻纲中的两个物种，并别离完成了基因组测序作业。

　　经过体系分类与比较进化基因组学研讨，证明了两种物种中的一个——绿藻：Spirogloea muscicola，这是一种初次被报导且来源于一个新判定分类属的新物种。研讨还进一步证明，Spirogloea muscicola是双星藻纲最早分解出来、最接近陆地植物一起先人的基部物种。

　　程时锋说，“这一成果令人惊奇，它是新发现的，也就从另一方面代表着人们一向都不知道陆地植物真实的先人基因到底是怎样的。更意外的是，双星藻纲的大多数物种是以单细胞或许简略的丝状方式存在的；这或许是怎么回事曩昔科学家们忽视它的原因之一，由于人们更倾向于研讨那些更杂乱、更像高级植物的苔藓、轮藻或鞘毛藻。”

　　科学家们在新物种中发现了与抗逆、抗干旱、抗强紫外线相关的转录因子，这些转录因子比其他绿藻中更多。某些中心基因宗族，如植物激素组成与代谢、与细菌/真菌共生等，在曾经一般以为是陆地植物特有的，咱们根本能在该新测绿藻中找到其先人的来源。程时锋说，“陆地植物的水生先人，在登陆之前，现已取得了许多的新基因，为习惯陆生日子做好了预备”。

　　在研讨中，科学家发现，Spirogloea muscicola这个绿色植物一起的先人，在土壤细菌中 “借来”了两个要害基因，GRAS和PYL，这是陆地植物先人习惯陆地生境的要害分子信号。这相当于植物的一起先人产生了一次“遗传工程作业”，也便是人们常说的“转基因”作业，仅仅背面的操作者是大自然。

　　GRAS是植物研讨中的明星基因之一，它“文武双全”，和植物成长、发育及抗逆性等许多方面都有亲近的联系。GRAS宗族里边NSP1，NSP2，RAM1等亚宗族，是调控菌枝丛根、结瘤共生固氮等遗传通路的重要因子。而PYL基因则是脱落酸ABA遗传通路中重要的受体因子(receptor)。这些基因和功用之前一向以为只要陆地植物才特有。

　　程时锋说，“团队榜初次在该研讨中将其‘先人的根’追溯到了双星纲藻的两个基因组上，并证明其来源于一次从土壤细菌中来的水平基因搬运（HGT）作业。并且，经过分子体系进化剖析，发现该HGT作业产生的时刻约为6亿年前，正好与植物陆地化的化石时刻符合。一起，该HGT作业是陆地植物先人取得功用与习惯性上‘历史性腾跃’的要害一步，为后来绿色植物逐步占据地球扮演了十分十分重要的人物。”