研微探初

地球上含量最多的微生物是一種微型海洋植物，小小細菌，其基因演變史卻顛覆了舉世科學家的進化觀。

我們把達爾文的進化論視為真理，但羅海偉教授卻找到反證。

羅教授對微型海洋細菌原綠球藻（Prochlorococcus）的研究，不但增進我們對遠古時地球氣候的認識，而且在了解該細菌進化的過程時，還有驚人發現。

原綠球藻是地球上含量最多的微生物。地球上海洋和陸地兩成葉綠素都是由原綠球藻合成，而所有植物都用葉綠素進行光合作用，產生氧氣，因此原綠球藻對調節氣候有莫大作用。

原綠球藻把二氧化碳轉化為有機碳，也是食物鏈中最基礎部分，讓整條食物鏈得以連接。羅教授說：「原綠球藻是一種極有趣而重要的微生物，自古已經存在，要用數百萬年來進化。」

原綠球藻擁有地球上最簡單的DNA之一，蘊含學術研究價值。羅教授正嘗試繪出這株微型植物的基因樹圖譜。

人類的DNA基因組有三十億個序列，即使在腸道隨意找一株細菌，其基因組也有五百萬個序列。原綠球藻的DNA基因組相對簡單，但也有一百六十萬個序列。

當然，如此細小的DNA必定是精密演變而成。羅教授說：「這些細菌身處汪洋大海。海水是稀釋的生態環境，營養匱乏，細菌體形小、DNA簡單短小，便不用消耗很多資源，這正是原綠球藻的求存之道。」

七億年前，原綠球藻的始祖在海洋漂浮，當時其體形較大。事實上，地球上首種產生氧氣的微生物，可追溯至二十七億年前，都與原綠球藻有所關連。地球的歷史也只是四十五億年。

大家可能認為，物競天擇，這種細菌會捨棄虛弱的成員，好讓健全的繁殖。根據達爾文的進化論，這樣可以繁衍出愈來愈優秀的細菌，更能適應周遭環境；過程理應保留有利的DNA，逐步淘汰有害的基因突變。

然而，原綠球藻沒有如此演變。其基因組同時保留了有利和有害的基因突變，這有違達爾文的進化論。

羅教授確認，遠古時期曾發生重大事故，導致原綠球藻大規模滅絕。少數細菌倖存，並非自然選擇的結果，不過巧合而已。結果，原綠球藻的DNA便隨機累積，發生「遺傳漂變」的情況，一切只是偶然，並非精密演變。

該研究去年刊於Nature Microbiology。在生命科學學院任職的羅教授，正了解原綠球藻在何時、何地和為何出現大規模滅絕。

羅教授解釋：「這些細菌意外地積累了大量有害的基因突變。這些有害突變發生的時間和DNA分子大量丟失的時間吻合，而這些基因突變遺傳至今。」

羅教授也在研究產生二甲基硫醚（dimethylsulfide）的玫瑰桿菌（Roseobacter）。簡稱DMS的二甲基硫醚能引發冷卻效應，有助緩和氣候暖化。知道玫瑰桿菌如何進化，有助科學家明白哪些情況可以促使玫瑰桿菌產生更多DMS，或甚麼養分會抑制玫瑰桿菌群生長。

羅教授是分子進化生物學家，在美國南卡羅來納大學取得博士學位，成為微生物生態學家。大部分微生物生態學家都曾修讀生態學，羅教授另闢蹊徑，以進化遺傳學家的角度研究生物學。

昔日在校園教授達爾文的進化論，曾一度掀起爭議，今天進化論已成為金科玉律。然而，羅教授的發現是意料之外，為世界演變史寫下另一章。

倘中英文版本出現歧義，概以英文版本為準。

本文出自中大主網頁（2018年6月）

標籤
羅海偉 細菌 生命科學學院 進化論 達爾文 生物學 海洋科學 基因 原綠球藻 玫瑰桿菌 教授