Развитие эволюционных линий современных грибов и животных начиная от общего предка реконструировали ученые ТюмГУ в составе международного научного коллектива. По их словам, исследование не только проясняет один из ключевых эпизодов эволюции жизни, но и может помочь в борьбе с раком. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Одно из важнейших открытий эволюционной генетики последних десятилетий – тесная связь между животными и грибами, рассказали ученые. Несмотря на очевидные глубокие различия между этими царствами, их общий предок жил всего около миллиарда лет назад.
Международный исследовательский коллектив с участием специалистов Тюменского государственного университета прояснил траектории расхождения генома грибов и животных, выделив ключевые пути генетических трансформаций, характерные для обоих царств.
Для решения этой задачи ученые открыли несколько ранее неизвестных видов современных простейших одноклеточных, наиболее генетически близких общему предку животных и грибов. Расшифровка генома проводилась с помощью технологии высокопроизводительного секвенирования ДНК, отметили специалисты.
По словам ученых, линия одноклеточных предков, ведущая к животным, быстро начала накапливать гены, позже позволившие реализовать многоклеточное строение. В целом геном предков животных активно расширялся и накапливал функциональное разнообразие.
Линия, ведущая к современным грибам, напротив, испытала большие генетические потери, после чего содержание их генов оставалось относительно постоянным. Специализация предков грибов – активный обмен веществ, что позволило им адаптироваться к огромному разнообразию сред обитания, объяснили ученые.
"Наша работа, хотя и носит фундаментальный характер, может помочь в борьбе и профилактике раковых заболеваний. Она проливает свет на генетические механизмы клеточного поведения и взаимодействия в процессе развития и формирования органов. Нарушения этих механизмов приводят к появлению опухолей и метастазов", – подчеркнул Тихоненков.
Работа велась совместно со специалистами из Испании, Франции, Великобритании, Венгрии и Канады. В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить генетические исследования неизвестных видов современных простейших одноклеточных.
Палеонтологи обнаружили на юге Китая отпечатки тел четырех ранее неизвестных видов древних рыб возрастом в 436-439 млн лет. Они претендуют на статус древнейшего общего предка людей и современных челюстных рыб. Это открытие отодвигает время появления челюстных животных на 30 млн лет в прошлое. Работа опубликована в журнале Nature. О результатах сообщила в среду пресс-служба штаб-квартиры Китайской академии наук.
"Открытые нами окаменелые останки рыбы Fanjingshania представляют собой самые древние свидетельства существования челюстных позвоночных на Земле. Их обнаружение позволило нам узнать много нового о том, как протекала эволюция ключевых черт анатомии позвоночных, в том числе челюстей, органов чувств и парных конечностей", - заявил профессор Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии КАН в Пекине (Китай) Чжу Минь, чьи слова приводит пресс-служба штаб-квартиры КАН.
Большая часть современных групп и типов животных появилась примерно 540-520 миллионов лет назад в ходе кембрийского взрыва - резкого ускорения эволюции и увеличения многообразия многоклеточных существ. В это время возникли предки червей, насекомых, рыб и прочих беспозвоночных и позвоночных животных, населяющих Землю сегодня.
Первые полноценные позвоночные существа, обладающие челюстями, появились значительно позже. Точное время их возникновения пока остается предметом споров среди палеонтологов. Самые древние отпечатки тел челюстных рыб относятся к началу девонской и концу силурийской эры, 420-410 млн лет назад, однако генетические исследования показывают, что позвоночные существа с челюстями должны были появиться на несколько десятков миллионов лет раньше.
Исследователи получили первые вещественные подтверждения этой гипотезы генетиков в ходе раскопок, которые проводились на территории южнокитайских провинций Хунань, Гуйчжоу и Чунцин. На их территории залегают сланцевые породы, сформировавшиеся в начале и в середине силурийской эры, примерно 440-430 миллионов лет назад, когда почти вся территория современного Китая была покрыта мелководными морями.
В этих породах исследователи обнаружили отпечатки сразу четырех ранее неизвестных видов рыб - Fanjingshania renovata, Tujiaaspis vividus, Xiushanosteus mirabilis и Shenacanthus vermiformis. Они коллективно претендуют на статус "переходного звена эволюции", объединяющего бесчелюстных и челюстных позвоночных, которые в силурийскую и девонскую эры были широко представлены различными видами панцирных рыб, а также колючкозубых и хрящевых акул.
К числу двух последних, как отмечают ученые, относятся открытые ими рыбы видов Fanjingshania renovata и Shenacanthus vermiformis, а панцирные рыбы Tujiaaspis vividus и Xiushanosteus mirabilis сочетают признаки как бесчелюстных, так и челюстных обитателей древних морей. Все эти рыбы, как отмечают ученые, жили на Земле примерно в одно и то же время, около 436-439 млн лет назад.
Все эти открытия, по словам авторов, отодвигают время появления общих предков всех современных рыб и человека, примерно на 30 млн лет назад в прошлое. Это говорит о том, что первые челюстные рыбы могли появиться в начале силурийской эры или даже в конце предшествовавшего ей ордовикского периода, подытожили ученые.
Китайские геологи разработали модель развития нашей планеты в первый миллиард лет после ее образования и прояснили давний вопрос о том, куда делись протоконтиненты. Это позволило по-новому взглянуть на процессы формирования современного облика Земли и возникновения жизни.
Считается, что Земле 4,54 миллиарда лет. В первые полтора миллиарда — появились океаны и атмосфера, протоконтиненты и зародилась жизнь, но вещественного материала, относящегося к этому периоду, практически нет. Возраст древнейших пород не превышает 3,8 миллиарда лет. Есть только древние кристаллы циркона.
Это чрезвычайно прочный минерал первично-магматического происхождения. В результате выветривания — разрушения магматической породы ветром и водой — его кристаллы высвобождались и попадали в океан, где откладывались в толще донных осадков, со временем превратившихся в твердые породы.
Цирконы, как правило, значительно старше самих отложений. Так, в архейских осадочных породах возрастом 2,6-3,0 миллиарда лет, расположенных в пределах кратонов — устойчивых блоков земной коры, своеобразных "ядер", вокруг которых формировались современные континенты, — находят кристаллы, образовавшиеся 4,0-4,4 миллиарда лет назад. Эти минералы геологи называют "капсулами времени". Датируют их достаточно точно благодаря тому, что там есть радиоактивные изотопы.
По особенностям химического состава цирконов ученые пытаются понять, что происходило на Земле на раннем этапе ее эволюции, в том числе узнать, как исчезли первые континенты — почему от них не осталось и следа. Так, основываясь на микрозондовом анализе древнейших кристаллов из района Джек-Хиллс в Западной Австралии, исследователи доказали: 4,3 миллиарда лет назад на планете уже была вода и зачатки континентов, скалистые породы которых подвергались выветриванию.
В прошлом году американские геологи установили, что примерно 700 миллионов лет спустя в минералах появился алюминий — типичный химический элемент земной коры и индикатор ее глубинного плавления. По мнению специалистов, это свидетельствует о том, что протоконтиненты сформировались уже в раннем архее и осадочный материал с поверхности начал затягиваться в мантию в зонах субдукции.
В наше время субдукция — погружение океанических литосферных плит на окраинах континентов — важнейший элемент глобальной тектоники. Моделирование показало, что в архее земная кора вела себя иначе, потому что литосфера была сильно разогрета и частично расплавлена. Кора была очень тонкой, хрупкой и не могла образовывать крупные литосферные плиты. Первые континенты, видимо, формировались за счет аккреции — слияния микроплит, в местах столкновения которых возникали древнейшие горные сооружения — аккреционные орогены.
Геологи из Китайского университета наук о Земле в Ухане обобщили данные предыдущих исследований и, используя высокопроизводительные вычислительные мощности, создали компьютерную модель эволюции нашей планеты в доархейскую эпоху.
Выяснилось, что поток внутреннего тепла Земли в это время в три-четыре раза превышал современный. Расплавленная верхняя мантия периодически выходила по ослабленным зонам на поверхность в виде магмы. При этом неустойчивые ранние континенты раскалывались, частично плавились и погружались обратно в мантию. Постепенно под протоконтинентами образовались "корни", или "кили", будущих кратонов, состоящие из частично переплавленных блоков земной коры, погруженных в охлажденную и обезвоженную мантию.
Геофизические наблюдения подтверждают эту гипотезу: кратоны действительно уходят глубоко в мантию, а их строение намного сложнее и неоднороднее, чем у современной литосферы. По мнению китайских геологов, потребовалось более миллиарда лет, чтобы эти "корни" окончательно затвердели и над ними начала формироваться полноценная континентальная кора.
"Геологические данные свидетельствуют о том, что самые ранние континенты не сохранились и были переработаны в недрах планеты, однако ситуация резко изменилась примерно четыре миллиарда лет назад, когда появилась самая прочная часть континентов — кратоны", — говорит один из участников исследования, доктор Фабио Капитанио, доцент Китайского университета наук о Земле и Университета Монаша в Австралии.
Моделирование также показало, что переработанные фрагменты первоначальной коры могут оставаться в недрах миллиарды лет. Этим объясняют то, что глубинное зондирование выявляет неоднородность мантии под многими кратонами. Менее плотные, чем окружающая среда, эти участки подпирают литосферу снизу, придавая ей плавучесть и жесткость.
Возраст древнейших окаменелых микроорганизмов, найденных в осадочных породах кратонов, — около 3,5 миллиарда лет. Но многие ученые уверены, что жизнь на Земле зародилась значительно раньше — как только температура планеты опустилась достаточно, чтобы на поверхности была жидкая вода. То есть сразу после возникновения первичного океана — 4,41 миллиарда лет назад. Правда, помимо воды, нужны были кислород и минеральные микрокомпоненты. И здесь, по мнению исследователей, не последнюю роль сыграли протоконтиненты.
При разрушении в результате эрозии и выветривания жестких блоков земной коры, возвышающихся над водой, менялся состав атмосферы, а в океан попадало огромное количество питательных веществ и химических элементов, необходимых для формирования организмов.
Позднее, когда заработал конвейер тектоники плит, органическое вещество, оседавшее на дне океана, вместе с осадочными породами стало затягивать в мантию в зонах субдукции. Там оно перерабатывалось и в процессе вулканической деятельности возвращалось на поверхность. Каждый новый цикл такого глобального круговорота наращивал континенты и способствовал усложнению живых организмов.
12-03-2011 Просмотров:13238 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
При ухаживании самец дрозофилы по-особому вибрирует крыльями, что воспринимается самкой как любовная песнь. Любовная серенада понравилась настолько, что! (Фото Gustavo (lu7frb).)Как выяснили австрийские исследователи из Института молекулярных патологий в Вене, самцы...
24-11-2020 Просмотров:2571 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Найденные на территории индийского штата Гуджарат окаменелые остатки древнейших родичей лошадей говорят о том, что все непарнокопытные животные появились на юге Азии. К такому выводу пришли палеонтологи, статью которых опубликовал Journal...
12-12-2010 Просмотров:10780 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Наблюдения за аргентинскими муравьями Linepithema humile показали, что они справляются с «решением» популярной задачи о ханойской башне. Аргентинские муравьи набросились на мёд. (Фото aroid.) В этой головоломке игроку даются три стержня...
28-10-2012 Просмотров:10947 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Хотя мы и представляем себе в общих чертах, как работают чувствительные нейроны, многое в этой области остаётся неясным. Известно, что за разные раздражители отвечают особые специализированные клетки, но как именно...
11-03-2014 Просмотров:7698 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Мы отличаемся от животных тем, что можем смотреть в будущее и пренебрегать сиюминутной небольшой выгодой, чтобы потом отхватить гораздо больше. Далеко не все люди так поступают, однако все мы можем...
Палеонтологи обнаружили в Испании крыло раннемеловой птицы, которое доказывает, что уже во времена динозавров пернатые могли маневрировать в полете не хуже, чем в наши дни. Крыло EnantiornithesОб этом говорится в статье…
Международной группе ученых во главе с немецкими исследователями удалось определить возраст самых древних останков человека разумного (Homo sapiens), обнаруженных ранее в Марокко. Согласно результатам исследования, опубликованным в научном журнале Nature,…
Семена норвежской ели (Pinus sylvestris) и шотландской сосны (Picea abies) доставили во Всемирное семенохранилище (Svalbard Global Seed Vault) на Шпицбергене, созданное для консервации генетического растительного наследия планеты. Это первые семена…
Благодаря современным методам исследования и новым открытиям палеонтология многое прояснила в эволюции летающих живых существ. Птерозавры, ихтиорнисы, энанциорнисы, микрорапторы сотни миллионов лет царили в воздушном пространстве, но в итоге уступили место птицам. РИА Новости…
Енисей и его притокиПожалуй, нет на Земле реки, берега которой настолько разнообразны! Здесь и заснеженные хребты Саян, и степи Минусинской котловины, и бескрайние туруханские болота, и лесистые сопки Енисейского кряжа,…
Чтобы зафиксировать в массе зоопланктона перемещения отдельной особи, шведские экологи буквально подковали водяную блоху. Дафния (фото Chantal Wagner)Биологи обычно не затрудняются с наблюдениями за миграцией животных. В этом им помогают разнообразные…
Иногда можно услышать, что эволюция не очень любит искать новые пути — и если есть возможность использовать уже найденное решение, то она так и сделает. Очередное подтверждение этому продемонстрировали исследователи…
Сотни тысяч лет назад некие генетические адаптации позволили людям выйти из Африки и расселиться по всей земле. Исследователи из Кембриджа (Великобритания) полагают, что и у современных людей можно обнаружить следы…
Выгляните из дома после сильного ливня — и на заднем дворе вы обнаружите миниатюрную копию Гранд-Каньона со сложной сетью притоков. Точные условия, при которых реки всех размеров образуют подобные системы,…
Вверх