30亿年前地球早期的大气中可能富含二氧化碳 意味着古蓝藻有足够的“食物”_成年人的离别：双向奔赴最新消息 Ci摄取导致细胞内HCO3浓度高

细菌CO2浓缩机制演变的机制和潜在途径。（A） 今日，细菌CCM经由三个首要特征的合作作用发挥作用——（i）细胞膜上的无机碳（Ci）转运蛋白，以及（ii）适当形成的羧基结构（iii）将rubisco与碳酸酐酶（CA）共包封。Ci摄取导致细胞内HCO3浓度高，远高于与外部生态的成年人的离别：双向奔赴平衡。升高的HCO3−经由仅位于那里的CA活性转化为高的羧基CO2浓度，这合作rubisco的羧化。（B） 缺少编码基础CCM成分的基因的突变体在升高的CO2中生长，但在生态空气中无法生长，如本文所示，蛋白细菌化学自养菌H.neapolitanus中的α-羧基体突变。缺乏羧基体CA（ΔcsosCA）或羧基体形成所需的非结构化蛋白质（Δcsos 2）的菌株未能在生态空气中生长，但在5%CO2（>108个菌落形成单位/ml）中生长健壮（C）我们觉得CCM由三种特性组成，超出rubisco本身：CA酶（品红色）、Ci转运蛋白（深棕色）、，以及用CA（浅棕色）包封rubisco的羧基体。假如CO2水平足够高，原始的CO2固定细菌就不需要CCM。我们试图在评测上确认六个连续轨迹（虚线箭头），评论盘点在这些轨迹中可以获得CCM分量。资料来源：《美国全国科学院院刊》（2022）。DOI:10.1073/pnas.2210539119
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：California Institute of Technology）：蓝藻是一种单细胞生物，经由光兴办用将大气中的二氧化碳（CO2）和液态水（H2O）转化为可呼吸的氧气和构成细胞的蛋白质等碳基分子，从而从光中获取能量。蓝细菌是地球历史上最初开展光兴办用的生物，负责向早期地球注入氧气，从而显著作用生命的进化。
地质测量表明，30亿年前地球早期的重磅赵露思解读大气中或许富含二氧化碳，远远高于人类气候转变导致的当前水平，这意味着古蓝藻有足够的“食物”。
但在地球数十亿年的历史中，大气中的二氧化碳浓度已然下降，所以以便生存，这些细菌需要进展新的策略来提取二氧化碳。所以，现代蓝藻看起来与它们的远古祖先截然各异，它们拥有一套繁琐而脆弱的结构，称为CO2浓缩机制（CCM），刚刚realme专题以补偿较低浓度的CO2。
如今，加州理工学院的新探究揭示了CCM是如何进化的，解决了进化地球生物学领域的一个持久谜团。这项新的探究运用遗传技术来模拟现代生物的远古祖先，使探究人员能够操控系统地对各异版次的细菌开展评测，并揭示或许的进化途径。
这项探究是加州理工大学地球生物学教授伍德沃德·费舍尔和加州大学伯克利分校分子生物学副教授大卫·萨维奇以及霍华德·休斯医学探究所评测室之间的兴办。它发表在《美国全国科学院院刊》上。
费舍尔说：“这是探究地球历史的一种新兴方式。”。“我们可以在评测室中复制现代生物，让我们经由严格的评测室评测来评测其进化轨迹。”

来源：Flamholz等人2022
蓝藻在一种名为rubisco的酶的合作下“吃掉”二氧化碳。简易地说，Rubisco不太擅长它的岗位——它的反应很慢，并且倾向于与其他分子而不是二氧化碳发生反应。当蓝藻处于高浓度CO2生态中时，这不是难题；rubisco或许效率低下，细菌仍有足够的CO2开展代谢。但是，由于大气中的二氧化碳水平在数十亿年中下降了很多，现代蓝藻已然进化出一种CCM，将二氧化碳集中在细菌体内，并提升rubisco的效率。
CCM让进化生物学家感到困惑，由于它们如此微妙地改变了编码CCM各个若干的20个基因中的任何一个，都会导致全部结构失效。
“我们觉得进化是循序渐进的，每一个新基因都会增多一些新特性，”加州理工学院博士后学者、这篇新论文的首要作者阿维·弗兰霍尔兹说。“例如，现代人类眼睛的古老前身并不具备眼睛的所有特性，但或许能够以某种形式测试光。有了CCM，就没有明确的途径表明它们是如何进化到如今的繁琐性的。”
在这项新的探究中，团队着手对CCM结构或许的古代迭代开展建模。为此，他们对大肠杆菌开展了基因改造，使其代谢需要二氧化碳。由于在评测室里已然兴办了与大肠杆菌一起岗位的基因工具，所以与蓝藻本身相比，使用这种模型操控系统更轻松。然后，该团队运用构成CCM的20个基因改造大肠杆菌菌株，并操控系统地添加、删除和改动基因，以模拟CCM结构的所有或许的进化轨迹。
经由这种方式，Flamholz和他的团队察觉，事实上有几种生物学上可行的轨迹导致了繁琐的现代CCM的呈现。
费希尔说：“这些结局突出了全球转变和地球生物圈演化之间无所不在的对话。”。“随着二氧化碳越来越稀少，蓝藻能够革新出一种卓越的生化解决计划。”