甲烷（CH₄）是地球上最简单和最丰富的碳氢化合物，同时也是对地球气候产生重大影响的温室气体。自然环境（如海洋沉积物、冷泉、湿地、淡水湖等）中的大部分甲烷由产甲烷古菌产生。甲烷也是深海和陆相储层地下天然气的组成部分。伴随甲烷还有多碳烷烃（如乙烷、丙烷和丁烷）同时存在，其主要通过地热沉积物中有机物的热分解产生。甲烷和其他烷烃都可以被微生物用作能源和碳源。在有氧条件下，微生物利用甲烷/烷烃单加氧酶激活烷烃分子，生成甲醇或其他醇作为主要中间体。在无氧环境中，烷烃也可以被烷烃厌氧氧化古菌氧化。由厌氧甲烷氧化古菌（ANME）介导的甲烷厌氧氧化（AOM）对全球碳循环具有重要意义，该过程减少了海洋沉积物中的大部分温室气体甲烷的排放。ANME的类群可分为ANME-1、ANME-2和ANME-3，尽管ANME的代谢特征具有重要的地质和生态意义，但对于ANME的起源和演化过程仍然未知。在本研究中，我们在公共基因组数据库中收集了ANME的基因组，结合本实验室的数据，进行了全面的比较基因组分析和分子钟定年研究。系统发生学结果表明，ANME的演化过程至少存在三个主要的独立起源事件，分别对应于ANME-1、ANME-2和ANME-3的起源。ANME-1主要由厌氧多碳烷烃氧化古细菌类Ca. Syntrophorachaeia进化而来，而ANME-2和ANME-3分别在产甲烷古菌的甲烷八叠球菌目和甲烷八叠球菌科内部进化而来。其中分布最广泛的ANME-1和ANME-2（a/b/c）分支类群起源于晚太古宙至早元古宙（约2.72至2.18 Ga），与大氧化事件（GOE）和休伦冰期作用有关。因此我们提出假设，除GOE外，来自ANME的AOM过程也在很大程度上促进了晚太古宙至早元古宙甲烷的减少，这可能是一个先前未被充分认识的引起休伦冰期因素之一。

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