随机特征映射,贝叶斯模型选择和生物合成途径为蓝藻细菌息地偏好的进化提供了新的了解

科学领域:

• 进化生物学 进化生物学
• 微生物生态学 微生物生态学
• 生物地质化学生物地质化学

背景情况:

• 蓝色细菌,有氧光合作用的原核生物,对于理解生物圈进化至关重要.
• 这些生物利用相容的溶液来实现透平衡和盐分耐受性,从而影响息地偏好.
• 已知五种兼容溶解物 (糖糖,三糖,葡萄糖甘油醇,葡萄糖甘油酸,糖贝他因) 的合成途径各不相同.

研究的目的:

• 用贝叶斯斯的随机映射框架来预测蓝藻细菌的祖先息地偏好.
• 整合关于兼容溶液生物合成的信息,以获得进化和生态的见解.
• 为了将特定的兼容溶液与息地偏好和适应性相关联.

主要方法:

• 贝叶斯的随机映射框架整合了对兼容溶液生物合成的多个数据源.
• 广泛的模型选择分析和统计相关性测试.
• 对兼容溶解物合成途径的损失/增益率比率的分析.

主要成果:

• 葡萄糖糖醇和葡萄糖酸盐与息地偏好的相关性最强;三糖的相关性最弱.
• 葡萄糖糖醇,葡萄糖糖酸盐和糖氨酸贝他因的损失/收益率很高,这表明它们具有适应性.
• 菌的最后一个共同祖先 (大约. 3180 Ma) 可能更喜欢高盐度息地和合成的葡萄糖和葡萄糖酸盐.

结论:

• 蓝藻细菌很可能在它们的起源后不久就殖民于低盐度环境,而是在大氧化事件之前.
• 证据表明,早期的蓝藻细菌居住在海洋息地,有助于初级生产力和大气氧气的增加.
• 宏观和微型蓝藻细菌 (约2590万年前) 的分歧表明它们在GOE前的海洋生态系统中发挥了重要作用.