Диатомовые водоросли — группа фотосинтезирующих микроводорослей, которые производят 20% кислорода Земли и являются основой водных пищевых сетей. Их распространённость и разнообразие сделали их весьма успешными, поэтому понимание эволюционной истории диатомовых водорослей важно для понимания жизни на Земле.
Новое исследование
Новое исследование под руководством учёных из Университета Арканзаса показало, что первые 100 миллионов лет своего существования диатомовые водоросли эволюционировали медленно. Затем, 170 миллионов лет назад, они достигли точки перегиба, характеризующейся взрывом быстрого видообразования, который был на несколько порядков быстрее, чем всё, что было до этого.
Это включало изменения в их форме, размере и способе размножения, а также повторные переходы из океанов в пресноводные системы — обычно сложное препятствие для водных видов.
Результаты исследования
По оценкам, существует около 100 000 видов диатомовых водорослей. Они настолько малы, что десятки их могут уместиться на головке булавки, и встречаются практически везде, где есть вода и солнечный свет.
Статья, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, была написана под руководством первого автора Эндрю Алверсона, профессора биологических наук в Университете Арканзаса. В работе приняли участие восемь из 15 авторов, которые на момент проведения исследования были связаны с университетом.
Основная часть времени была потрачена на объединение информации об ископаемых диатомовых водорослях с недавно секвенированными транскриптомами (генами, экспрессируемыми организмом) 181 различных диатомовых водорослей, чтобы реконструировать схему, время и геномный контекст основных эволюционных переходов.
В общей сложности команда секвенировала тысячи генов, чтобы реконструировать семейную генеалогию диатомовых водорослей, что ранее не делалось в таком масштабе.
Алверсон отметил, что одной из характеристик этого эволюционного взрыва было внезапное увеличение генетической дупликации. «Геномные дупликации были связаны с такими событиями диверсификации, — объяснил Алверсон. — Это создаёт много возможностей для эволюции, потому что теперь у вас дублируется весь генетический материал».
Понимание эволюции диатомовых водорослей
Понимание того, как эволюционировали диатомовые водоросли, также помогает дополнить картину эволюции других биологических процессов на Земле.
«Теперь, когда мы знаем временные рамки эволюции диатомовых водорослей, — объяснил Алверсон, — мы можем наложить на них множество вещей, и одной из них является история океана. Существует много данных о том, как океан менялся на протяжении тысячелетий, и диатомовые водоросли являются важными участниками океанической экологии и биогеохимии круговорота азота, кремния и фосфора».
Алверсон также отметил, что теперь, когда они определили эту точку перегиба, явный разрыв с прошлым, следующей загадкой для ответа является вопрос: почему? Что произошло, чтобы спровоцировать этот эволюционный всплеск активности? Были ли это атмосферные или экологические изменения? Вымерли ли другие организмы, освободив нишу для заселения диатомовыми водорослями?
Хотя у Алверсона есть некоторые предположения, но пока нет точных ответов, он продолжит отстаивать важность лучшего понимания эволюции диатомовых водорослей.
Предоставлено:
[Университет Арканзаса](https://phys.org/partners/university-of-arkansas/)