有一種學說認為，葉綠體才是地球上最成功的生物。在十幾億年前，葉綠體還是一種獨立的生命體，它們靠光合作用自主獲得能量，后來它們將自己的DNA寫入植物的基因組中，“寄生”在植物身上，隨著植物的腳步遍布全世界。

如果這種說法是正確的，那么葉綠體將自己的DNA寫入植物的基因組，只是它們成功的第一步。因為在十幾億年前，大多數的植物還只生長在海洋中，植物要遍布全世界，還得靠細菌等微生物的幫忙。

來自美國東卡羅萊納大學的科學家最近發表在《分子植物》雜志上的報告稱，數億年前，從微生物到綠藻的基因可能推動了陸地植物的進化。他們的分析顯示，來自細菌、真菌和病毒的數百個基因已經整合到植物的基因組中

——水平基因轉移，為它們提供了適合陸地生活的特征。

“我們的研究改變了陸地植物進化的傳統觀點，”東卡羅來納大學的生物學家黃金玲說。“我曾懷疑水平基因轉移有助于植物從海洋轉移到陸地，但直到現在，我們還不知道它發揮了多大的作用。”

水平基因轉移（HGT）描述了遺傳物質在不同物種的生物體之間的移動。基因組交換事件在細菌中很常見，這是這些原核生物中抗生素耐藥性迅速傳播的原因。但水平基因轉移在植物和動物等復雜多細胞真核生物中的作用在此前仍存在很多爭議。

傳統上，科學家認為真核基因只能通過垂直基因轉移進行移動，在垂直基因轉移過程中，基因從父母傳給后代，突變可能會產生新的基因和性狀。但黃金玲和她的同事們，包括來自河南大學的植物生物學家宋春鵬，已經從之前的研究中發現了水平基因轉移在植物中存在的證據。

為了研究水平基因轉移在植物進化中的作用，研究人員掃描了31種植物的基因組。它們包括來自所有四個植物群的物種，包括苔蘚、蕨類和樹木，以及輪藻（一組與現代陸地植物有關的綠藻）。他們發現，現代植物中有近600個基因家族從其他有機體，其中從細菌和真菌等微生物中轉移的基因家族數量，遠遠超過了人們此前認為的數量。

此外，該團隊還確定了輪藻藻類早期進化和陸地植物起源期間的兩個主要水平基因轉移事件，當時有100多個基因家族從微生物跳到植物。

研究人員說：“我們的發現表明，水平基因轉移在陸地植物進化中起著重要作用。與垂直基因轉移的突變相比，水平基因轉移使植物能夠快速獲得新的性狀，其中一些新性狀可以幫助植物適應截然不同的環境，比如從海洋環境到陸地環境。”

已知發現的許多基因在植物中具有重要的生物學功能。例如，來自細菌的胚胎發育后期豐富的基因有助于植物適應干燥的環境。從真菌中獲得的氨轉運蛋白基因有助于植物從土壤中吸收氮以便生長。

黃金玲說：

“幾乎每個人在切洋蔥時都會流淚。我們發現洋蔥中產生催淚劑的基因實際上來自細菌。這很有趣，因為我們都知道這種反應，但直到現在才意識到這是水平基因轉移的結果。像這樣的例子還有很多。”

接下來，該團隊計劃進一步探索苔蘚植物中轉移的基因，苔蘚植物是包括苔蘚在內的植物群。這些植物中的許多外源基因都有未知的功能，未來的研究可能有助于確定理想的基因，這些基因有朝一日可以轉移到農作物中，以增強農作物的適應性。

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