コバミド生合成の進化の時間軸を解明(Study Reveals Evolutionary Timeline of Cobamide Biosynthesis)

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2026-07-11 中国科学院(CAS)

中国科学院生態環境研究センターの袁英傑(GE Yuan)研究チームは、中国農業科学院および米国ミシガン州立大学との共同研究により、コバミド(ビタミンB12類縁体)の生合成経路の進化年代を初めて体系的に復元した。分子時計解析と系統樹リコンシリエーション解析を組み合わせ、微生物で頻繁に起こる水平遺伝子伝播の影響を考慮して生合成遺伝子の進化を解析した。その結果、コバミドを完全合成できる微生物が出現する以前に、テトラピロール前駆体やコリン環などの部分的な生合成経路が成立していたことを明らかにした。また、嫌気性コバミド生産菌は約24.6億年前に出現し、その後、地球の大酸化イベントを経て約17.8億年前に好気性生産菌が進化したことが示された。これらの結果は、地球環境の酸化還元状態の変化とコバミド生合成の進化が密接に関連していたことを示しており、微生物間の代謝ネットワークや栄養共生、さらには地球生命圏の形成過程を理解するための新たな時間軸を提供する成果である。

<関連情報>

コバミド生合成の進化に関する分子レベルの時間スケール A molecular timescale for evolution of cobamide biosynthesis

Jichen Wang, Chao Ai, James M. Tiedje, and Yuan Ge
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:July 1, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2610446123

Abstract

Cobamides are essential nutrients for most organisms but are only biosynthesized by a limited number of taxa through aerobic and anaerobic pathways. Although the origin of these widespread shared cofactors changed ecosystems and the metabolisms of living organisms, little evolutionary information is available about the biosynthetic genes and the producers. Here, we established a timeframe for the emergence of cobamide biosynthesis genes and producers, using a series of Bayesian molecular clock analyses combined with phylogenetic reconciliation. We revealed the partial producers of tetrapyrrole precursor and corrin ring were earlier than the oldest cobamide producer, suggesting the possibility that cobamide-like compounds may have existed before the emergence of their de novo producers. We also found that the anaerobic de novo producers and corrin ring producers emerged first (Pelobacter, around 2458 Mya), and that the Great Oxidation Event postdated emergence of aerobic producers (Kribbella, around 1784 Mya). These findings reveal the chronology of cobamide biosynthesis, which greatly changed global ecological frameworks and resulted in the current biosphere, and can guide the exploration of cross-feeding and the origin of diverse organisms on the planet.

細胞遺伝子工学
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