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生命起源于海洋。從地球誕生，到海洋出現，再到出現原核生命、真核生命，經歷了數十億年的漫長進化。遠古海洋中的綠藻，是如何登上陸地并演化成陸地上千姿百態的植物群落的？長期以來一直是科學界研究的焦點。

11月14日，國際期刊《細胞》在線發表了中國農業科學院農業基因組研究所程時鋒團隊的重要成果。程時鋒團隊與來自德國、加拿大、俄羅斯和深圳華大基因等國家、機構的科學家聯合發布了兩個單細胞綠藻的基因組，揭示了陸地植物共同的祖先在5億年前突破干旱適應成功登陸上岸的分子機制，同時也發現了陸地植物祖先“借用”土壤細菌基因進行陸地化的“轉基因“進程。

科學家們發現，幾乎所有的化石與分子證據均表明，現存陸地植物的起源來源于一次單一登陸事件。也就是說，只有一種類似藻類的生命才是陸地植物的共同祖先。而其他的藻類雖然也陸陸續續成功登陸并生存下去，比如我們現在看到的硅藻、藍藻等，但是它們缺乏了進一步向更高等形態進化的能力，因此不是陸地植物的共同祖先。

全世界的植物分類學家和進化學家們都在不同地區做過不同程度的研究，他們分析過最簡單原始的基部陸地植物，如蘚、苔、角苔類植物，因為這些植物生活在水與陸地接壤或是潮濕的地方，最接近數億年前藻類登陸的情境。

在此基礎上，科學家們最終將答案鎖定在輪藻目、鞘毛藻目，以及形態簡單得多的雙星藻綱中。

科學家們通過系統分類與比較進化基因組學研究，證實了其中之一的綠藻（Spirogloea　muscicola）（尚無中英文譯名），居然是屬于一個全新的物種，并且它是雙星藻綱最早分化出來的最接近陸地植物共同祖先的基部物種。

程時峰團隊通過系統研究，證明了一種水生的單細胞綠藻Spirogloea muscicola是所有陸地植物最近緣的共同祖先。他們發現，許多之前被認為是陸地植物才有的基因，在該綠藻基因組上都能找到起源的“根”。

同時，該研究發現，在進化過程中，為了適應陸地環境，陸地植物的共同祖先從土壤細菌中“借”來了兩個關鍵基因：GRAS和PYL，這是大自然自發的“遺傳工程事件”，也是陸地植物祖先適應陸地生境的關鍵分子驅動力。此前這兩個關鍵基因一直被認為是陸地植物所特有的?？蒲腥藛T發現這次水平基因轉移事件發生的時間約為6億年前，與植物陸地化上岸前的化石時間相吻合。

“自然界中發生的“轉基因”，或自發性的遺傳工程事件，是存在的”，程時鋒笑言道，“如果有時光機帶著人們回到5億多年前，或許是個不錯的體驗，我們還可以現場做一個轉基因驗證實驗。”

但是，生命的演化是極其復雜的，有很多綜合影響的因素?！爸匾氖牵覀冋业搅讼到y比較進化基因組學這一個極其有效的基因發現手段，即便利用現存的有限物種和數據，也能幫助我們研究很多億萬年前的、深度同源或平行演化性狀起源的分子規律，如C4光合作用或結瘤固氮的研究。進化比人類聰明太多，從大自然多樣性的物種資源中獲得啟發，進行目標功能基因發現與挖掘，是如今農業育種家們需要重視的重要一步。”程時鋒補充道。

基因組所程時鋒研究員為該文第一作者，德國科隆大學Michael Melkonian教授以及加拿大阿爾伯塔大學Gane Ka-Shu Wong教授為該文共同通訊作者，基因組所程時鋒團隊冼文飛實習研究員為共同第一作者。項目受到深圳市科創委、中國農業科學院創新工程、廣東省嶺南實驗室和華大基因的資助。

來源：光明日報、經濟日報