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.
22-01-2019 Просмотров:2805 Новости Ботаники 
Антоненко Андрей
Российские биологи и почвоведы выяснили, что заброшенные поля покрываются лесом примерно в пять раз быстрее, чем считалось ранее, всего за два десятка лет. Их выводы были представлены в журнале Ecological...
19-03-2011 Просмотров:11601 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Очевидное невероятное: исследователи предполагают наличие в ультразвуковых разговорах кашалотов индивидуальной звуковой «подписи». Компания кашалотов (фото echeng) Биологи из Университета Сент-Эндрюс (Великобритания) проделали своеобразную работу, подвергнув анализу ультразвуковую «речь» кашалотов. Эти киты...
11-05-2016 Просмотров:6162 Новости Геологии Антоненко Андрей
Небольшое тихоокеанское государство Соломоновы Острова в последние 70 лет лишилось по меньшей мере пяти своих островов. Об этом сообщили австралийские ученые, которые провели сравнительный анализ фотосъемок одной и той же...
10-05-2011 Просмотров:11227 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Насекомые утратили чувствительность к «генетическим тормозам» и превратились в монстров: вместо крыльев у древесных жуков выросли рога и горбы. Umbelligerus peruviensisЭнтомологи и генетики из научных центров США и Франции под...
05-02-2012 Просмотров:11533 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
На дне впадин в окрестностях Багамских островов, кои принято называть голубыми дырами, обнаружена богатая микробная жизнь. Сбор планктона и бактериальных матов (фото Tamara Thomsen)Многие из этих организмов неизвестны науке. По-видимому, они...
Африканский грызун тенелюб рождается с набором запасных зубов: новые со временем замещают выходящие из строя старые. Один из ближайших родственников тенелюба голый землекоп (фото Pierson Hill)У акул есть замечательная способность: когда…
Исследователи подтвердили, что за пределами Африки около 30 тысяч лет назад жили не только Homo sapiens и неандертальцы, но и третья группа гоминидов. Денисова пещераМеждународная группа исследователей, возглавляемая Сванте Паабо (Svante…
Патогенные штаммы сальмонеллы оказались способными к вступлению в своеобразные "союзы" — колонии с особой химической средой, которая защищает ее от появления мутантов-"нахлебников", активно расходующих ресурсы и не приносящих пользы "альянсу",…
Представители типа Губки традиционно считаются одной из самых архаичных и просто устроенных групп животных. Однако новые научные данные заставляют усомниться в верности этого подхода и предположить, что ранние губки были…
Землетрясение может стать фактором извержения вулканов, считает международный коллектив ученых, опубликовавший результаты исследования в Journal of Volcanology and Geothermal Research. Коротко о работе рассказывает Science. Извержение вулканаУченые давно заметили, что некоторые вулканические извержения случались после землетрясений,…
Немецкие и чешские зоологи, изучающие поведение лис, обнаружили одну странную особенность: хищники чаще всего нападают на свою жертву с юго-запада, независимо от положения Солнца, направления ветра и других погодных условий.…
Электрические угри и скаты получили способность генерировать ток благодаря изменениям на коротком участке одного из генов, выяснили американские ученые. Исследование опубликовано в Science Advances. Существует более 300 видов электрических рыб.…
Нейробиологи из Массачусетского технологического института (MIT), под руководством профессора Майкла Фи (Michale Fee), разобрались, какие процессы происходят в мозгу, когда птицы учат свои песни. Результаты их исследования, опубликованные онлайн в…
Ученые рассказали о тропических муравьях, которые расселяют и выращивают растения, чтобы затем обустроить в них себе жилье. Ранее считалось, что столь плотные симбиотические отношения у муравьев есть только с грибами. Philidris…
Вверх