PNAS: 800 млн лет назад на Земле было больше жизни, чем считается

800 млн лет назад, до образования суперконтинента Пангея, Земля была более разнообразной. Бразильские исследователи выяснили это, восстановив историю эволюции амеб и предков водорослей, грибов, растений и животных.

В тот период на планете существовало несколько различных линий многих видов.

Статья с выводами опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Согласно литературным данным, некоторые группы эукариот, появившиеся 1,5 миллиарда лет назад, развились и закрепились в эпоху неопротерозоя (850–540 млн лет назад), когда уровень кислорода в атмосфере и океанах повысился из-за изменений на планете.

Эукариоты — это организмы, состоящие из одной или нескольких клеток с ядром, в котором содержится ДНК. Все живые организмы на Земле, кроме бактерий и архей, являются эукариотами.

Учёные выяснили, когда появились амебозои и как они эволюционировали. Оказалось, что многие из этих организмов, а также предки растений, водорослей, грибов и животных пережили два оледенения Криогенного периода (790–635 млн лет назад). В это время Земля была полностью покрыта льдом в течение примерно 100 миллионов лет.

Раньше считалось, что в неопротерозое на Земле почти не было жизни, за исключением нескольких видов бактерий и протистов. Но за последние 15 лет были найдены окаменелости одноклеточных организмов (на фото) возрастом около 800 млн лет. Это помогло восстановить древо жизни и выявить несколько известных линий предков амеб, животных, грибов и растений. По словам профессора Даниэля Лара из Университета Сан-Паулу, это открытие радикально меняет представление о том, как происходила диверсификация жизни на нашей планете.

Исследование показало, что жизнь на Земле стала разнообразной на 260 миллионов лет раньше, чем предполагалось. В то время на планете жили в основном морские беспозвоночные: трилобиты, брахиоподы и граптолиты. Климат тогда был тёплым и влажным, ледников не было.

Эукариоты были очень разнообразны и адаптировались к изменениям неопротерозоя лучше, чем ожидалось. Это важно для исследований по реконструкции палеоклимата, — объясняет Лар.

Интересно, что арцеллинидовые амебы раньше жили в солёной воде, а теперь обитают только в пресной. Такие изменения часто происходят в ходе эволюции, но у этих амеб они затронули все линии. Это показывает, насколько адаптируемыми были эти организмы.

Исследователи использовали новые методы, чтобы восстановить эволюционное древо рода Thecamoeba, принадлежащего к порядку Arcellinida. Это позволило перестроить древо жизни, начав с первопредков растений, грибов, водорослей и животных.

Лар отметил, что основой для этой реконструкции стали текамоэбии. Они позволили представить организмы, которые предшествовали другим группам и существовали около 800 млн лет назад.

Учёные обнаружили восемь новых предковых линий Thecamoebae — это крупнейшая группа Amoebozoa, которая включает в себя простейших с псевдоподиями в форме трубок или плоских лопастей. С их помощью организмы передвигаются и добывают пищу. Амеб также называют тестикулярными из-за их твёрдого панциря.

Лар рассказал, что они смогли определить морфологию предков текамеб с помощью математического вероятностного моделирования на основе генетических данных по ныне живущим видам. Также учёные выяснили, что эти организмы диверсифицировались в неопротерозое.

Учёные расширили своё понимание жизни на планете 800 млн лет назад. Они использовали определённые организмы в качестве точек для построения филогенетического древа растений, водорослей, грибов, животных и их предков. Эту работу поддержал FAPESP, выделив грант на регулярные исследования и стипендию для учёного.

При разработке этого расширения древа жизни мы сделали несколько открытий о периоде в истории планеты, который был неясным. Мы откалибровали дерево согласно филогенетическому исследованию Thecamoebae и получили вдвое больше информации об эукариотах в неопротерозое. Анализ данных показал, что в этот период начали появляться разнообразные линии, включая животных, грибы и, возможно, растения, — говорит Лар.

Учёный рассказал, что в исследовании использовался инновационный метод одноклеточной транскриптомики. С его помощью можно изучить все молекулы РНК в одной клетке или организме. Транскриптом — это совокупность всех молекул РНК.

Транскрипция — первый шаг в экспрессии генов. Это процесс копирования последовательности ДНК гена для создания молекулы РНК. Секвенирование транскриптома позволяет исследователям изучать эволюцию.

До этого изобретения можно было получить транскриптомы только одноклеточных организмов, живущих в культуре. Это менее 1% всего разнообразия микроорганизмов.

Благодаря новой технике мы смогли структурировать филогению Thecamoebae. Эта группа интересна тем, что освещает периоды истории Земли, которые имеют ископаемые остатки. С ними мы можем проводить сравнения.

Также амебы на древе жизни находятся ближе к животным, чем к растениям. Это открытие позволило нам сделать важную калибровку, — сказал Лар.

05.10.2024