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光合作用是维持地球生命的基本化学过程,长期以来一直是深入科学研究的主题。研究人员多年来已经知道这个过程起源于细菌,但其起源和演化的细节仍然难以捉摸。现在,《科学》杂志上报道的新的分子研究正在揭示这个故事,并将这一关键创新的起源向前推进。
通过对两种绿色细菌的光合作用基因进行测序,并将这些数据与其他光合细菌谱系的数据进行比较,科学家们生成了一个光合作用系统发育树,或称家谱树。结果表明,那些含有不产生氧的光系统(如紫色细菌)的细菌首先进化。含有产生氧的光系统的细菌后来在蓝细菌中进化,蓝细菌最终产生了今天绿色植物中发现的叶绿体。
分子数据与这种能量捕获机制出现的传统情景相矛盾。紫色细菌曾被认为是最后进化的细菌群之一,因为细菌叶绿素——细菌版本的捕光分子——比绿色植物使用的叶绿素更复杂。然而,新的数据表明,叶绿素来源于细菌叶绿素,而不是相反。