Вчені розповіли, як виглядали найперші тварини
Дослідники щойно знайшли відповідь на багатовікову таємницю про те, яка багатоклітинна тварина вперше зародилась на Землі.
Губки ( Porifera ) протягом тривалого часу були головним претендентом на звання «перших» через їхню анатомічну простоту, як-от відсутність у них нервової системи, але коли ми глибше заглибились у генетичну історію, з’явився суперник.
Тепер нові дані свідчать про те, що гребінчасті медузи ( ктенофори ), які, всупереч видимості, лише віддалені родичі справжніх медуз, перемагають «першими», попри те, що гребінчасті медузи мають більш складну диференційовану нервову систему. Вони є яскравим прикладом того, що еволюція не є прямим маршем до більшої складності.
«Останній загальний предок усіх тварин, ймовірно, жив 600 або 700 мільйонів років тому. Важко знати, якими вони були, оскільки вони були тваринами з м’яким тілом і не залишили прямих скам’янілостей. Але ми можемо використовувати порівняння між існуючими тварин, щоб дізнатися про наших спільних предків”, – пояснює молекулярний біолог і автор дослідження Деніел Рохсар з Каліфорнійського університету в Берклі.
Попередній аналіз, зосереджений лише на послідовностях генів, дав суперечливі результати: деякі послідовності свідчать про те, що сюди першими потрапили губки , а інші вказують на те, що це було гребінчасте желе .
Порівнюючи структуру висококонсервативних послідовностей генів у їхніх генетичних молекулах (хромосомах), біоінформатик Віденського університету Даррін Шульц та його колеги виявили закономірності, які чітко вказують на порядок еволюційних подій між організмами.
Дослідники порівняли свої нещодавно секвеновані геноми гребінчастої медузи, двох морських губок, двох одноклітинних тварин ( хоанофлагеллят і амеби) і мікробного рибного паразита, пов’язаного як з тваринами, так і з грибами ( іхтіоспора ), з іншими більш сучасними тваринами.
Зчеплення висококонсервативних генних послідовностей, знайдених в одній хромосомі в усіх тварин, виявило очевидну закономірність. Губки та більш сучасні тварини мають однакові ознаки рідкісного типу злиття та перебудови хромосом. Але цього не було у гребінчастих медуз, геноми яких схожі на інших одноклітинних тварин.
«Це була димяча рушниця», — вигукує Рохсар. «Ми знайшли декілька перегрупувань, спільних для губок і тварин, які не є ктенофорами. Навпаки, гребникові схожі на не-тварин. Найпростішим поясненням є те, що гребникові відгалужуються до того, як відбулися перегрупування».
Отже, скоріш за все спочатку еволюціонували гребінці, а потім губки. Потім ці губки передали своє нове змішане розташування хромосом тваринам-нащадкам.
«Потрібна була деяка статистична детективна робота, щоб переконати себе, що це справді чіткий сигнал, а не просто випадковий шум», — каже Рохсар. «Тому, що ми маємо справу з відносно невеликими групами генів і, можливо, мільярдом років розбіжності між тваринами та нетваринами.
«Але сигнал є, і він рішуче підтверджує сценарій «спочатку розгалужені ктенофори». Єдиним способом, яким альтернативна гіпотеза про губку може бути вірною, було б, якби множинні конвергентні перегрупування відбулися як у губок, так і у тварин, які не є гстенофорами, що дуже малоймовірно”.
Нові методи, які команда розробила, щоб зробити це відкриття, дозволять точніше досліджувати інші еволюційні таємниці в глибині часу.
«Відбитки пальців цієї давньої еволюційної події все ще присутні в геномах тварин через сотні мільйонів років», — каже Шульц.
«Це дослідження дає нам контекст для розуміння того, що робить тварин тваринами. Ця робота допоможе нам зрозуміти основні функції, які ми всі спільні, наприклад, як вони відчувають навколишнє середовище, як вони їдять і як вони рухаються».
