Микробы, давшие начало всем растениям и животным, стали многоклеточными 1,6 миллиарда лет назад, показывают крошечные окаменелости
Ранние эукариоты, найденные в древних китайских скальных образованиях, предлагают «великое видение жизни»
Новое исследование, описывающее микроскопическую, похожую на водоросли окаменелость возрастом более 1,6 миллиарда лет, подтверждает идею о том, что одна из отличительных черт сложной жизни, которую мы видим вокруг нас, — многоклеточность — намного старше, чем считалось ранее. Вместе с другими недавними исследованиями, окаменелость, о которой сообщается сегодня в журнале Science Advances, предполагает, что линия, известная как эукариоты, которая имеет разделенные на отдельные клетки клетки и включает в себя все, от секвойи до желе и людей, стала многоклеточной примерно на 600 миллионов лет раньше, чем когда-то считали ученые.
«Это фантастическая статья», — говорит Майкл Трэвисано, эколог-эволюционист из Университета Миннесоты, который помог доказать, что дрожжи могут стать многоклеточными в лаборатории. «Это дает нам лучшее представление о великом видении жизни».
Обычно биологи делят это грандиозное видение на две категории: эукариоты, ДНК которых упакована в ядра, и прокариоты, такие как бактерии, которые имеют свободно плавающую ДНК. Первыми появились прокариоты, около 3,9 миллиардов лет назад; в течение нескольких сотен миллионов лет некоторые из них, цианобактерии, начали формировать цепочки клеток, что считается шагом вперед в усложнении жизни. Около 2 миллиардов лет назад появились гораздо более крупные одноклеточные эукариоты, несущие ядра. На протяжении десятилетий исследователи считали, что эукариоты не образовывали простые многоклеточные структуры до тех пор, пока не прошло 1 миллиард лет после их возникновения, и что после того, как развились цепные структуры, вскоре появились более сложные структуры тела – животные с органами. «Существовало мнение, что многоклеточность трудно [развить]», — говорит Травизано.
Затем, в 1989 году, исследователи описали Qingshania magnifica, микроскопическое ископаемое, которое, как они предположили, представляло собой примитивную зеленую водоросль, многоклеточный эукариот. Никто не обратил особого внимания на это открытие, хотя оно произошло из формации Чуанлингоу в Северном Китае, которая включает слои возрастом 1,6 миллиарда лет. Но с 2015 года Маоян Чжу и Ланьюнь Мяо, палеобиологи из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук, собрали камни из той же области, растворили их и в конечном итоге обнаружили 279 микроскопических окаменелостей, все из которых, кроме одного, являются образцами Q. , великолепие.
В сегодняшней статье они сообщают, что окаменелости состоят из цепочек до 20 цилиндрических клеток с прилегающими клеточными стенками, как у растений, видимыми под микроскопом в виде темных колец. У некоторых окаменелостей были споры с собственными клеточными стенками, что позволяет предположить, что нити имели специализированные репродуктивные структуры.
«Что поразительно в этих окаменелостях, так это то, что они действительно огромны для такого возраста и являются многоклеточными», — говорит Йохен Брокс, геохимик-органик из Австралийского национального университета. Уильям Рэтклифф, биолог-эволюционист из Технологического института Джорджии, который также работает над многоклеточными дрожжами, добавляет, что он впечатлен уровнем внутренних деталей, обнаруженных в древней жизни. «Я получил небольшой выброс дофамина, увидев эти внутренние спороподобные отсеки».
Мяо провел химические анализы окаменелостей и обнаружил, что структуры их органических углеродных соединений отличаются от структур окаменелостей цианобактерий в этих породах. Ее команда пришла к выводу, что эти нити, скорее всего, представляли собой зеленые водоросли, похожие на современные эукариоты, такие как Urospora wormskioldii.
«Авторы проделали похвальную работу по интерпретации окаменелостей», — говорит Стефан Бенгтсон, почетный палеобиолог Шведского музея естественной истории. «Гипотеза о том, что это нитчатые зеленые водоросли, является хорошим началом».
Новые результаты основаны на работе, о которой Бенгтсон и его коллеги сообщили в 2017 году, когда они предположили, что окаменелости возрастом 1,6 миллиарда лет, найденные в Индии, представляют собой красные водоросли. В 2021 году другая команда описала «микроокаменелости со стенками», которые они интерпретировали как разнообразный набор эукариот, в отложениях в Канаде, возраст которых составляет 1,57 миллиарда лет. И только в прошлом месяце Ли Энн Ридман и Сюзанна Портер, палеонтологи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и их коллеги описали, по их словам, несколько окаменелостей эукариот, найденных в породах возрастом 1,642 миллиарда лет из Австралии.
«Самое разнообразие строения тела, обнаруженное у этих ранних форм многоклеточной жизни, поразительно», — отмечает Ридман. Некоторые имели цилиндрическую форму с камерами. Другие были сферическими. У одного была крышка, которая, казалось, открывалась, возможно, чтобы избавиться от содержимого камеры. «Все указывает на то, что эукариоты к тому времени были гораздо более разнообразными и сложными, чем предполагалось ранее», — говорит она.
Если простые, но разнообразные многоклеточные формы появились так рано, то для развития сложных многоклеточных форм потребовалось гораздо больше времени, чем думало большинство исследователей; первые существа с органами и клетками, не имевшими прямого доступа к внешней среде, появились менее 1 миллиарда лет назад. Такая отсрочка сроков имеет смысл для Шухая Сяо, геобиолога и палеобиолога из Политехнического института и государственного университета Вирджинии. По-настоящему сложные эукариоты «имеют несколько клеток, которые держатся вместе, общаются друг с другом и имеют разные размеры, формы и функции», — объясняет он. «Нужно время [чтобы добиться таких успехов]».
Если недавние результаты подтвердятся, то они будут «замечательными» и преобразующими, говорит Ласло Надь, биолог-эволюционист из Центра биологических исследований Венгерской исследовательской сети. Но он осторожен в утверждениях о сходстве с живыми водорослями. «Трудно сравнивать организм возрастом 1,6 миллиарда лет с существующими организмами», — говорит Надь. «Это настолько большой срок, что любое сходство с ныне существующими организмами может быть случайным». А Рэтклифф говорит, что эти организмы могут даже не быть эукариотами: «Вполне возможно, что [эти окаменелости] — просто сверхстранные бактерии, не похожие на современные виды».
Но палеонтолог Гарвардского университета Эндрю Нолл, соавтор статьи Science Advances, говорит, что данные и наличие клеточных стенок, которых нет у прокариот, являются достаточным доказательством. «Если бы это было обнаружено в девонских породах возрастом 400 миллионов лет, люди бы описали это как водоросли, и никто бы и глазом не моргнул», — говорит он.
Комментарии
Отправить комментарий