mLife 正式发表南方科技大学范陆和中山大学黄立南团队的合作文章，题为“A hot origin of dissimilatory sulfite reduction catalyzed by DsrAB in the Paleoarchean Era”。该团队基于系统发育分析、分子定年和祖先序列重构等生物信息学手段，推测异化亚硫酸盐还原酶DsrAB可能起源于约35.08亿年前73°C左右的中高温环境中，并成功重构了亚硫酸盐还原蛋白复合体的祖先形态。该研究首次利用生物信息学方法验证了迄今最古老（34.7亿年）的生物硫酸盐还原地质记录，为理解地球早期生命代谢活动起源提供了重要证据。
硫代谢是早期生命演化中最古老且最关键的能量获取方式之一。在缺乏氧化剂的早期水体中，微生物通过还原硫酸盐与亚硫酸盐进行厌氧呼吸，从而推动了地球上最早的生物地球化学硫循环。25年前由沈延安报道的澳大利亚Dresser地层的硫化物提供了迄今最古老的异化亚硫酸盐还原（DSR）地质同位素证据，根据岩石的年龄推测地球最早的DSR活动发生于至少34.7亿年前的古太古代。基于四重同位素体系和晶体界面角度的分析，该硫化物被认为形成于中温或中高温环境；而近期研究通过叠层石、微生物织构和气泡结构的分析表明，Dresser组沉积环境可能源自陆地热泉体系。因此，DSR起源的环境温度尚存争议。同时，由于亚硫酸盐还原关键酶Dsr蛋白的基因存在频繁水平基因转移，对其进行进化溯源和分子定年分析面临很大技术挑战，导致至今仍缺乏准确的有关DSR起源的分子演化学定年和环境温度指示证据。
该团队对异化亚硫酸盐还原酶DsrAB进行了系统演化分析，重点关注系统发育树根部附近的分支，重建了Dsr级联反应中所有关键蛋白的演化路径。研究表明DSR起源所需的最小功能簇DsrABCNM起源于一个Basal II分支，早于还原古菌型DSR的共同祖先。分子定年分析显示DSR起源于35.1亿年前的古太古代，与已知最古老的DSR地质记录高度一致（图1）。通过祖先序列重建，该研究预测了DsrA在不同演化节点上祖先蛋白的最适催化温度。结果显示功能性DSR的最后共同祖先节点蛋白最适催化温度为73°C（图1），这为“DSR起源于中高温环境”提供了独立的分子演化学证据支持。
该研究通过系统发育、分子定年与祖先蛋白重构等分子演化技术的整合创新，揭示了DSR这一地球早期生命重要代谢活动的分子起源，加深了对基因起源与地质演化耦合机制的理解，并为早期生命代谢活动的分子演化学研究提供了方法学参考。
图1 异化亚硫酸盐还原酶的起源时间、起源环境及演化路径图
引用本论文：Tang L, Luo Z, Gao S, Ling Z, Sun M, Li R, et al A hot origin of dissimilatory sulfite reduction catalyzed by DsrAB in the Paleoarchean Era. mLife. 2026; 1– 14.
原文链接：https://doi.org/10.1002/mlf2.70066
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