第九届青年地学论坛

产甲烷古菌在冻土、湿地和滨浅海沉积物等中低温环境的代谢活动深刻影响着全球甲烷收支平衡，其所属的广古菌门作为最早的古菌支系，被认为起源自深海高温热液环境。了解产甲烷古菌从高温热液环境向中低温环境的演化对于理解甲烷循环的深时演化有重要意义。本研究收集了NCBI等公共数据库中已知的产甲烷古菌基因组序列，并借助水平基因传递事件引入蓝细菌化石时标和相对节点年龄校准构建了产甲烷古菌高精度Bayes分子钟，并结合中低温适应关键功能基因的在基因组中的注释结果，推断适应中低温产甲烷古菌类群的最近共同祖先起源时间。结果表明适应中低温基因仅在Methanosarcinales目和部分Methanomicrobiales产甲烷古菌大量表达，且不同于其它目，Methanosarcinales目同时表达利用CO₂、乙酸和甲基底物产甲烷所需基因。分子钟推断适应中低温产甲烷古菌的祖先在2.45~1.82 Ga起源，与Huronian冰期的时间吻合。在mRNA分子伴侣、兼容性溶质转运蛋白合成基因等多个中低温适应功能基因的单基因建树中，产甲烷古菌均不构成单系群，其进化距离与Firmicutes和Proteobacteria门细菌更接近，表明产甲烷古菌中低温适应功能的获得来自于多次与细菌的水平基因传递事件。从该初步研究可推断古元古代冰期在推动产甲烷古菌向中低温环境的适应过程中发挥了关键作用，该过程伴随了产甲烷古菌底物代谢类型的多样化以及与细菌密集的水平基因传递

产甲烷古菌、中低温适应、Bayes分子钟、水平基因传递、Huronian冰期