Перші докази біологічного механізму розкривають що таке жива копалина

Шанувальники стародавніх тварин, можливо, чули термін “живі скам’янілості”, що використовується для опису істот, які мали спокійний підхід до еволюції, залишаючись незмінними протягом мільйонів років. Нове дослідження Harrah’s вперше розкриває механізм, який може пояснити, чому деякі тварини залишаються позаду. У деяких живих скам’янілостей еволюція справді відбувається набагато повільніше, а це означає, що вони можуть створювати життєздатні гібриди з іншими видами – навіть якщо у них немає спільного предка з часів динозаврів, що ходили по Землі.

Дослідження занурило нас у захоплюючий світ гар, групи риб, настільки давньої, що навіть Чарльз Дарвін згадує ці “живі копалини” у своєму “Походженні видів”. Те, чого їм бракує у видоутворенні, вони компенсують цікавими гібридами, які поділяють найдавніший відомий батьківський поділ між двома окремими групами, які все ще здатні розмножуватися, щоб отримати плідне потомство.

Що таке жива копалина?

Жива скам’янілість – це тварина, що живе сьогодні, чиї характеристики або фенотип відображають характеристики виду, відомого лише за скам’янілостями. Цей термін був введений Чарльзом Дарвіном у 1859 році, але з тих пір він використовувався в різних і заплутаних контекстах. Тепер на допомогу прийшла нова стаття, яка демістифікує деякі розмови про живі скам’янілості, в тому числі про те, чому вони трапляються в природі.

Що таке гари?

Зубасті предки гарів посміхалися у водах юрського періоду близько 150 мільйонів років тому, коли динозаври насолоджувалися своєю епохою до Чиксулуба. Вони вважаються примітивними рибами , належать до родини Lepisosteidae , яка містить єдиних вижили представників Ginglymodi – групи лучеперих риб, включаючи гарів та їхніх вимерлих родичів.

Живі скам’янілості? Так, вони гар.

Старовинний статус Гарса зробив їх об’єктом дослідження, чому в природі існують живі скам’янілості, виявивши, що ці стародавні лучепері риби залишалися майже незмінними протягом десятків мільйонів років. Вони не тільки відповідають визначенню живих викопних, але й мають найповільніший темп молекулярної еволюції серед усіх щелепних хребетних.

Це було б еквівалентно плідному потомству шимпанзе від кенгуру, кита від вомбата або страуса від дрозда! Абсолютно божевільно!Чейз Браунштейн

Сьогодні існує сім видів, усі з яких – структурно кажучи – виглядають майже ідентичними до своїх скам’янілих родин. Приблизно 100 мільйонів років тому одна з двох основних ліній гарів відокремилася від своїх давніх предків, факт, який стає ще більш цікавим, коли ви дізнаєтеся, з ким вони розмножуються.

«[Томас Нір] читав звіти про те, що гари можуть гібридизуватися між загальними (на рівні роду) поділами», — сказав IFLScience керівник дослідження Чейз Браунстайн з Єльського університету  . «Ми зрештою показали, що поділ між двома живими родами гарів стався приблизно ~106 мільйонів років тому».

«Це майже 40 мільйонів років до того, як тиранозавр рекс з’явився на сцені! Тим не менш, ми показали, що ці два роду гар все ще виробляють життєздатні та плідні гібриди в дикій природі. Це було б еквівалентно плідному потомству шимпанзе від кенгуру чи кита. з вомбатом або страусом з дроздом!

Гібриди, виявлені між Алігатором Гаром і Довгоносим Гаром, представляють нащадків генетично ізольованих груп, чий останній спільний предок існував 100 мільйонів років тому, що робить його найдавнішим ідентифікованим батьківським поділом між тваринами, рослинами та грибами. Ці гібриди є рідкісними, але не нечуваними – і завдяки приємній інтуїції одна з аспірантів Соломона Девіда, співавтор Соломона Девіда, Кеті Райт, справді спіймала один із них того ж тижня, коли було опубліковано дослідження. 

Дивіться, Алігатор x Довгоносий ГарАвтор зображення: Кеті Райт

Генетичне пояснення того, чому гари можуть відтворюватися так далеко від свого очевидного пулу датувань, було отримано після аналізу набору даних із 1105 екзонів — кодуючої області ДНК — із зразка з понад 400 щелепних хребетних. Це показало, що гари еволюціонують на три порядки повільніше, ніж будь-яка інша основна група хребетних, тобто вони можуть мати набагато старшого спільного предка і все ще давати життєздатне потомство порівняно з видами, рівень генетичної мутації яких є вищим.

«Наша стаття показує, що живі скам’янілості — це не просто дивні історичні події, а фундаментальна демонстрація еволюційного процесу в природі», — сказав Браунштейн у заяві . «Це показує, що аналіз закономірностей еволюційної історії живих скам’янілостей може мати наслідки для нашої власної історії. Це не тільки допомагає нам краще зрозуміти біорізноманіття планети, але потенційно одного дня може бути застосоване для медичних досліджень і покращення здоров’я людини».

Повільна швидкість генетичної мутації Гарс, можливо, заважала їм досягти видового багатства, але вони зробили багато, пробігши марафон на нашій планеті.

«Гари існують уже понад 150 мільйонів років, хоча загальні темпи еволюції у них повільні, з часом вони добре адаптувалися до свого середовища», — сказав IFLScience Соломон Девід із GarLab glory . «Вони дихають повітрям, у них є токсичні яйця і броньована луска. Вони навіть можуть жити в солоній воді протягом тривалого часу». 

«Наші попередні дослідження показали, що вони можуть (відносно) швидко адаптуватися до різних кліматичних умов на різних широтах (Плямисті гари адаптуються до регіону Великих озер за 8000 років). Вони найбільше виживають, але це не означає, що ми не повинні вживати заходів для збереження цих та інших екосистем перед обличчям зміни клімату».

Наступне питання, яке цікавить команду – чи допомагала супер-ефективна репарація ДНК, яка дозволяє виправляти мутації, гарям протягом останніх 100+ мільйонів років. Щоб з’ясувати це, ймовірно, будуть проведені трансгенні експерименти з використанням хребетних модельних систем, таких як риба даніо, і токсикологічні експерименти для вимірювання ефективності репарації ДНК гар, тож слідкуйте за новинами!