Ученые под руководством палеобиолога Кристофера Кэя из Университета Бристоля впервые связали обширные генетические данные сотен видов с ископаемыми остатками, чтобы построить «временное дерево жизни». Такой подход — так называемые «молекулярные часы» — позволил оценить, когда появились ключевые признаки сложной, ядерной (эукариотической) жизни. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Результат оказался шокирующим: первые генетические «отпечатки» структуры, характерные для эукариот — например, белки цитоскелета (актин, тубулин), признаки примитивного ядра — появились примерно 2,9–3 млрд лет назад. Это почти на миллиард лет раньше по сравнению с предыдущими модельными оценками возникновения сложных клеток.
Дальнейшие изменения, такие как формирование мембран, аппарата Гольджи и разнообразие систем экспрессии генов, последовали позже. А вот появление митохондрий — «энергетических станций» клетки — произошло лишь около 2,2 млрд лет назад, уже после того как Земля пережила заметный подъем уровня кислорода в атмосфере.
Авторы исследования определили новую гипотезу происхождения эукариот — модель «CALM» (Complex Archaeon, Late Mitochondrion), согласно которой клеточная сложность нарастала постепенно, а митохондрии появились на более позднем этапе.
Что это меняет в истории жизни на Земле
Полученные данные указывают на то, что переход к сложной жизни не был резким скачком, а представлял собой длительный, постепенный процесс — длиною почти миллиард лет. Это значит, что еще до появления значительного количества кислорода на Земле, в океанах могли существовать организмы с внутренней структурой, постепенно развивавшие все более сложные функции.
Такой сдвиг в датировках расширяет наши представления о возможных путях эволюции жизни — не только на Земле, но и на других планетах с похожими, но долго анаэробными (бескислородными) условиями.
Исследование существенно меняет наше понимание временных рамок эволюции: сложная жизнь на Земле могла появиться почти на миллиард лет раньше, чем думали. Новая временная шкала дает дополнительные поводы пересмотреть, как, когда и в каких условиях формировались первые предки многоклеточных организмов.
Недавно сибирские палеонтологи пролили свет на историю удивительных водорослей.