Генетический путь к сложности: эволюция Klebsormidiophyceae на протяжении миллиарда ле
Среди всех организмов, способных к фотосинтезу, наиболее сложную морфологию имеют наземные растения. Каким образом эта сложная организация организма возникла? Группа ученых, возглавляемая Геттингенским университетом, провела глубокое исследование эволюции морфологической сложности стрептофитов, включающих наземные растения и различные зеленые водоросли.
Фото: Нейросеть Шедеврум
Исследования команды позволили вернуться в прошлое и рассмотреть линии, существовавшие задолго до появления наземных растений. Результаты исследования пересматривают представление о взаимоотношениях группы нитчатых водорослей-колонизаторов, которые оказались старше наземных растений.
С использованием современных данных по секвенированию генов ученые установили, что появление многоклеточности произошло почти миллиард лет назад. Эти результаты опубликованы в журнале Current Biology.
Фокус исследования был направлен на класс зеленых водорослей Klebsormidiophyceae, известных своей способностью колонизировать различные среды по всему миру. Ученые провели обширный отбор образцов, изучая среду обитания от ручьев и рек до болот и городских стен.
"Эти крошечные, но стойкие организмы обладают удивительным разнообразием морфологии и прекрасно приспособлены к жизни в различных условиях", — отмечает доктор Татьяна Дариенко из Института микробиологии и генетики Геттингенского университета.
Основной целью исследования было создание глобальной карты распространения Klebsormidiophyceae, выявление их адаптивности, экологической значимости и скрытого разнообразия. С использованием генетических данных и анализа окаменелостей ученые провели "молекулярный анализ времени".
Погружаясь в сложную историю эволюции Klebsormidiophyceae, исследователи столкнулись с трудностями в разрешении филогенетических связей. Для преодоления этой проблемы они использовали сотни генов из транскриптомов 24 изолятов с разных континентов и сред обитания, применяя метод филогеномики.
"Наш подход, известный как филогеномика, заключался в реконструкции эволюционной истории, учитывая целые геномы или большие фракции геномов. Этот мощный метод позволяет с высокой точностью восстанавливать эволюционные отношения", — объясняет доктор Икер Ирисарри из Института анализа изменений биоразнообразия Лейбница
Исследование выявило новое филогеномное древо жизни Klebsormidiophyceae, разделенное на три отряда.
"Это погружение в филогеномную структуру и использование молекулярных часов раскрыло древнего предка Klebsormidiophyceae — многоклеточное существо, процветавшее миллионы лет назад, потомки которого начали разветвляться более 800 миллионов лет назад", — отмечает Маайке Биренбродспот из Геттингенского университета.
Эти результаты позволили изучить историю эволюции многоклеточности стрептофитов. Исследование показало, что древний общий предок наземных растений, других водорослей-стрептофитов и клебсормидиофицеев уже был многоклеточным.
"Это открытие проливает свет на генетический потенциал многоклеточности среди стрептофитов, указывая на древнее происхождение этого важного признака почти миллиард лет назад" — заключил профессор Ян де Врис из Института микробиологии и генетики Геттингенского университета.