Исследование переписывает историю колонизации живыми существами суши.
Самое загадочное царство
Появление многоклеточных организмов было не просто вопросом объединения клеток: клетки приобрели специализированные функции и были организованы в различные ткани и органы. Например, красные водоросли появились, возможно, уже около 1,6 миллиарда лет назад; животные появляются около 600 миллионов лет назад (эдиакарские окаменелости); наземные растения приживаются примерно 470 миллионов лет назад (крошечные окаменелости спор) и пр. На основе этих данных появляется хронологическая картина сложности жизни.
Однако существует заметное исключение из ископаемой хронологии: грибы. Грибное царство долго оставалось загадкой для палеонтологов. Их обычно мягкие, нитевидные тела плохо окаменевают. Более того, в отличие от животных или растений, которые, как представляется, имели единое происхождение сложной многоклеточности, грибы развили эту черту несколько раз из различных одноклеточных предков.
Для преодоления пробелов в летописи окаменелостей грибов ученые используют «молекулярные часы». Генетические мутации накапливаются в ДНК организма с относительной стабильностью на протяжении поколений. Сравнивая количество генетических различий между двумя видами, исследователи могут предположить, как давно они разошлись от общего предка.
Новый источник генетической информации
Однако молекулярные часы не откалиброваны: они показывают относительное время, но не абсолютные даты. Чтобы настроить часы, ученым нужно откалибровать их, связав с «опорными точками» из летописи окаменелостей. Учитывая скудность данных о грибах, это всегда было серьезной проблемой. Ученые из Японии решили эту проблему, включив новый источник информации: редкие «обмены» генами между разными линиями грибов — горизонтальный перенос генов.
Профессор Гергей Дж. Сёллёси, один из авторов исследования из Окинавского института науки и технологий: «В то время как гены обычно передаются «вертикально» от родителя к ребенку, это как скачок гена «по горизонтали» от одного вида к другому. Эти события предоставляют мощные временные подсказки. Если ген из линии A обнаруживается в линии B, это устанавливает ясное правило: линия A должна быть старше линии B».
Путем идентификации 17 таких переносов команда установила серию отношений «старше/моложе», которые, наряду с летописью окаменелостей, помогли сузить и ограничить эволюционную историю грибов.
Открытие
Анализ предполагает, что общий предок живущих сейчас грибов жил примерно 1,4-0,9 миллиардами лет назад — задолго до наземных растений. Эта датировка поддерживает концепцию длительного взаимодействия грибов и водорослей, которые в буквальном смысле подготовили почву для жизни на суше.
Грибы управляют экосистемами — перерабатывают питательные вещества, взаимодействуют с другими организмами. Установление временни их появления шкалы показывает, что грибы начали разделяться на разные клады задолго до растений. Их раннее партнёрств с водорослями, вероятно, помогло подготовить путь для наземных экосистем.
Эта пересмотренная хронология изменяет представление о колонизации суши. Она предполагает, что за сотни миллионов лет до того, как там прижились настоящие растения, на суше уже жили грибы. Эти древние грибы могли стать первыми настоящими инженерами экосистем, создавая первые примитивные почвы и коренным образом изменяя наземную среду.