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Rapid evolutionary innovation during an Archaean genetic expansion

机译：古生菌遗传扩增期间的快速进化创新

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摘要

The natural history of Precambrian life is still unknown because of the rarity of microbial fossils and biomarkers. However, the composition of modern-day genomes may bear imprints of ancient biogeochemical events. Here we use an explicit model of macro-evolution including gene birth, transfer, duplication and loss events to map the evolutionary history of 3,983 gene families across the three domains of life onto a geological timeline. Surprisingly, we find that a brief period of genetic innovation during the Archaean eon, which coincides with a rapid diversification of bacterial lineages, gave rise to 27% of major modern gene families. A functional analysis of genes born during this Archaean expan-sion reveals that they are likely to be involved in electron-transport and respiratory pathways. Genes arising after this expansion show increasing use of molecular oxygen (P = 3.4 × 10~(-8) ) and redox-sensitive transition metals and compounds, which is consistent with an increasingly oxygenating biosphere.
机译：由于微生物化石和生物标记物的稀有性，前寒武纪生命的自然历史仍然未知。但是，现代基因组的组成可能带有古老生物地球化学事件的烙印。在这里，我们使用包括基因出生，转移，复制和丢失事件在内的宏观进化的显式模型，将跨越生命的三个领域的3,983个基因家族的进化史映射到地质时间表上。出乎意料的是，我们发现古细菌时代的短暂基因创新与细菌谱系的迅速多样化相吻合，这产生了27％的主要现代基因家族。对这个古生菌扩展过程中出生的基因进行的功能分析表明，它们很可能参与了电子传输和呼吸途径。这种扩展后产生的基因显示出越来越多地使用分子氧（P = 3.4×10〜（-8））和对氧化还原敏感的过渡金属和化合物，这与日益充氧的生物圈是一致的。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2011年第7328期|p.93-96|共4页
  • 作者

    Lawrence A. David; Eric J. Aim;

  • 作者单位

    Computational & Systems Biology Initiative, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA;

    Computational & Systems Biology Initiative, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA,Departments of Biological Engineering & Civil and EnvironmentalEngineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA,The Broad Institute, Cambridge, Massachusetts 02140, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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