Используя новый метод анализа генов, исследователи из Массачусетского технологического института и других стран обнаружили, что все существующие виды цианобактерий можно проследить до общего предка, который эволюционировал около 2,9 миллиарда лет назад. Они также обнаружили, что предки цианобактерий отделились от других бактерий около 3,4 миллиарда лет назад, причем кислородный фотосинтез, вероятно, развивался в течение последующих 500 миллионов лет, в течение архейского периода. Эта оценка указывает на появление кислородного фотосинтеза по меньшей мере за 400 миллионов лет до Кислородной катастрофы, периода, в течение которого атмосфера и океаны Земли впервые испытали повышение содержания кислорода.
“В эволюции все всегда начинается с малого”, - сказал доктор Грег Фурнье, исследователь отдела наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
“Несмотря на то, что есть доказательства раннего кислородного фотосинтеза — который является единственной наиболее важной и действительно удивительной эволюционной инновацией на Земле, — для его запуска все равно потребовались сотни миллионов лет”.
Чтобы точно определить происхождение цианобактерий и кислородного фотосинтеза, доктор Фурнье и его коллеги объединили датировку молекулярных часов с горизонтальным переносом генов, независимым методом, который не полностью полагается на окаменелости или предположения о скорости.
Обычно организм наследует ген вертикально, когда он передается от родителя организма. В редких случаях ген также может переходить от одного вида к другому, отдаленно родственному виду. Например, одна клетка может съесть другую и в процессе включить некоторые новые гены в свой геном.
Когда обнаруживается такая история горизонтального переноса генов, становится ясно, что группа организмов, которая приобрела этот ген, эволюционно моложе группы, из которой произошел этот ген.
Исследователи пришли к выводу, что такие примеры могут быть использованы для определения относительного возраста между определенными группами бактерий. Затем возраст этих групп можно было бы сравнить с возрастом, который предсказывают различные модели молекулярных часов.
Наиболее подходящая модель, вероятно, будет наиболее точной, и затем ее можно будет использовать для точной оценки возраста других видов бактерий, в частности цианобактерий.
Следуя этим рассуждениям, ученые искали примеры горизонтального переноса генов в геномах тысяч видов бактерий, включая цианобактерии.
Они также использовали новые культуры современных цианобактерий, чтобы более точно использовать ископаемые цианобактерии в качестве калибровок.
В результате они выявили 34 явных случая горизонтального переноса генов. Затем они обнаружили, что одна из шести моделей молекулярных часов последовательно соответствовала относительному возрасту, определенному в горизонтальном анализе переноса генов команды. Команда запустила эту модель, чтобы оценить возраст коронной группы цианобактерий, которая охватывает все виды, живущие сегодня и, как известно, проявляющие кислородный фотосинтез.
Авторы обнаружили, что во время архейского периода группа короны возникла около 2,9 миллиарда лет назад, в то время как цианобактерии в целом отделились от других бактерий около 3,4 миллиарда лет назад. Это убедительно свидетельствует о том, что кислородный фотосинтез происходил уже за 500 миллионов лет до Великого События Окисления, и что цианобактерии производили кислород довольно долгое время, прежде чем он накопился в атмосфере. Анализ также показал, что незадолго до Великой Кислородной Революции, около 2,4 миллиарда лет назад, цианобактерии пережили всплеск разнообразия.
Это означает, что быстрое распространение цианобактерий, возможно, привело Землю к Великой Кислородной Революции и выбросило кислород в атмосферу. Теперь команда планирует применить горизонтальный перенос генов за пределы цианобактерий, чтобы определить происхождение других неуловимых видов.
“Эта работа показывает, что молекулярные часы, включающие горизонтальный перенос генов, обещают надежно определять возраст групп по всему древу жизни, даже для древних микробов, которые не оставили окаменелостей... что ранее было невозможно”, - сказал доктор Фурнье.
А на этом всё! Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, делитесь публикацией в соцсетях, не забывайте заходить на вики и к нашему другу - Упоротому Палеонтологу! Особая благодарность тем, кто пожертвовал нам на развитие проекта, мы это очень ценим!
Также предлагаем вам оценить ещё один канал, созданный вторым редактором Вымершие животные вики, посвящённый различным мифам и легендам, древним и современным.
#открытие #интересные факты #необычное #бактерии #палеонтология #биология
