古菌进化与海洋地质演化

        地球生命的灭绝和演化伴随着气候和地质事件的重大变化,包括雪球地球、行星碰撞或地球内部释放有害气体(二氧化硫,硫化氢等)到大气层等。在每次重大灾难发生后,微生物在恢复或形成繁盛的生态系统方面都发挥着重要作用。由于缺乏类似大型动物或陆生植物的化石,利用宏基因组手段研究古菌及其生物地球化学功能演化具有独特的优势。随着高通量测序技术和生物信息学方法的发展,不依赖化石记录也可以对地质历史上古菌和其它微生物的进化和功能进行研究,形成地球和生命共同演化的新研究方向。


        本实验室正在对氨氧化古菌的演化进行系统分析,初步结果表明奇古菌最早在10-14 亿年前从其它古菌中进化而来,其演化历程是由陆地高温热泉到土壤,最后到海洋环境;通过多环境生物消亡模型证明古地球温度、氧气和二氧化碳变化对氨氧化古菌的演化有着重要影响。通过一系列生物信息学手段,对大规模古菌基因组测序数据进行收集和整合,破译新古菌基因组,完善并丰富古菌物种多样性,从而构建反映真实进化历史的生命树。在真实生命树的基础上,结合地球生物灭绝事件及大气环境重大改变时间,开展古菌群落与地球共演化研究。

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