Грибы могли подготовить условия для жизни на суше на сотни миллионов лет раньше, чем считалось

от

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Ecology & Evolution, проливает свет на эволюцию грибов и их влияние на древние наземные экосистемы. В работе под руководством исследователей из Института науки и технологий Окинавы (OIST) и других учёных обнаружены доказательства того, что грибы диверсифицировались за сотни миллионов лет до появления наземных растений.

Профессор Гергели Дж. Сёллёши, автор исследования и руководитель группы эволюционной геномики на основе моделирования в OIST, объясняет: «Сложная многоклеточная жизнь — организмы, состоящие из множества сотрудничающих клеток со специализированными функциями — эволюционировала независимо в пяти основных группах: у животных, наземных растений, грибов, красных и бурых водорослей».

На планете, где раньше доминировали одноклеточные организмы, революционное изменение произошло не один раз, а по крайней мере пять раз: эволюция сложной многоклеточной жизни. Понимание того, когда возникли эти группы, имеет фундаментальное значение для воссоздания истории жизни на Земле.

Эволюция многоклеточной жизни не была просто скоплением клеток; это было зарождение организмов, где клетки выполняли специализированные функции и были организованы в отдельные ткани и органы, как в нашем теле. Этот эволюционный скачок потребовал сложных новых инструментов, включая высокоразвитые механизмы для сцепления клеток друг с другом и сложные системы для их коммуникации по всему организму, и возник независимо в каждой из пяти основных групп.

Для большинства этих групп летопись окаменелостей служит геологическим календарём, предоставляя опорные точки в глубокой истории. Например, красные водоросли появились, возможно, около 1,6 миллиарда лет назад (в ископаемых, похожих на морские водоросли, из Индии); животные — около 600 миллионов лет назад (эдиакарские окаменелости, такие как Dickinsonia); наземные растения — примерно 470 миллионов лет назад (крошечные ископаемые споры); а бурые водоросли (формы, похожие на ламинарию) диверсифицировались спустя десятки–сотни миллионов лет.

Однако в летописи окаменелостей грибов есть заметное исключение. Царство грибов долгое время было загадкой для палеонтологов. Их обычно мягкие, нитевидные тела означают, что они редко хорошо сохраняются в окаменелостях. Кроме того, в отличие от животных или растений, которые, по-видимому, имеют единое происхождение сложной многоклеточности, грибы развили этот признак многократно от разнообразных одноклеточных предков, что затрудняет определение единственного события происхождения в скудной летописи окаменелостей.

Чтобы преодолеть пробелы в летописи окаменелостей грибов, учёные используют «молекулярные часы». Концепция заключается в том, что генетические мутации накапливаются в ДНК организма с относительно постоянной скоростью на протяжении поколений, подобно тиканью часов. Сравнивая количество генетических различий между двумя видами, исследователи могут оценить, сколько времени назад они разошлись от общего предка.

Однако молекулярные часы не откалиброваны; они могут показать относительное время, но не абсолютные годы. Чтобы установить часы, учёным нужны опорные точки из летописи окаменелостей. Учитывая редкость ископаемых грибов, это всегда было серьёзной проблемой. Команда под руководством OIST решила её, включив в работу новый источник информации: редкие «обмены» генов между различными линиями грибов, процесс, известный как горизонтальный перенос генов (HGT).

Профессор Сёллёши объясняет эту концепцию: «Хотя гены обычно передаются «вертикально» от родителя к ребёнку, HGT подобен прыжку гена «набок» от одного вида к другому. Эти события дают мощные временные подсказки».

Определив 17 таких переносов, команда установила ряд отношений «старше/моложе», которые вместе с ископаемыми данными помогли уточнить временную шкалу грибов.

Анализ предполагает, что общий предок современных грибов появился примерно 1,4–0,9 миллиарда лет назад — задолго до наземных растений. Это время подтверждает долгую предысторию взаимодействия грибов и водорослей, которые помогли подготовить почву для жизни на суше.

Соавтор исследования доктор Ленард Л. Занто подчёркивает важность этих выводов: «Грибы управляют экосистемами — перерабатывая питательные вещества, взаимодействуя с другими организмами и иногда вызывая болезни. Определение их временной шкалы показывает, что грибы диверсифицировались задолго до растений, что согласуется с ранними партнёрствами с водорослями, которые, вероятно, помогли проложить путь для наземных экосистем».

Эта пересмотренная хронология коренным образом меняет представление о колонизации суши живыми организмами. Она предполагает, что за сотни миллионов лет до того, как появились первые настоящие растения, на Земле уже существовали грибы, которые, вероятно, взаимодействовали с водорослями в микробных сообществах. Эта длительная подготовительная фаза могла быть необходима для того, чтобы сделать континенты Земли пригодными для жизни.

Разрушая горные породы и перерабатывая питательные вещества, эти древние грибы могли быть первыми настоящими инженерами экосистем, создавая первые примитивные почвы и коренным образом изменяя наземную среду. В этом новом представлении растения колонизировали не бесплодную пустошь, а мир, который был подготовлен для них на протяжении тысячелетий древней и настойчивой деятельностью царства грибов.

Предоставлено Институтом науки и технологий Окинавы

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте