Амёбы диверсифицировались как минимум 750 миллионов лет назад — раньше, чем предполагалось
Бразильские исследователи реконструировали эволюционную историю амёб и показали, что в конце докембрийского периода, не менее 750 миллионов лет назад, жизнь на Земле была гораздо разнообразнее, чем предполагает классическая теория.
Исследование, поддержанное Фондом исследований Сан-Паулу (FAPESP), выявило восемь новых предковых линий текамеб (Thecamoebae) — крупнейшей группы в Amoebozoa. Текамебы известны как раковинные из-за их твёрдого внешнего панциря (раковины).
Интерпретации эволюции атмосферы Земли и изменения климата также должны учитывать новое открытие о большем разнообразии амёб.
В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, учёные из Института биологических наук Университета Сан-Паулу (IB-USP) в партнёрстве с коллегами из Университета Миссисипи (США) использовали инновационные методы для реконструкции филогенетического (эволюционного) дерева текамеб отряда Arcellinida.
Новое филогенетическое дерево было создано с использованием математических алгоритмов и транскриптомов 19 современных арцеллинид. Исследователи также установили морфологию и состав гипотетических предков этой группы амёб и сравнили их с данными палеонтологической летописи.
Результаты показали, что как минимум 750 миллионов лет назад предки текамеб уже эволюционировали. Это указывает на то, что поздний докембрий был более разнообразным, чем считалось ранее.
Ревизия классификации Amoebozoa
Исследователи полностью пересмотрели предыдущую классификацию текамеб. Было обнаружено восемь глубоких линий арцеллинид (возрастом около 750 миллионов лет), о которых ранее ничего не было известно.
Старая классификация текамеб основывалась на составе раковины (агглютинированные или органические). Новая молекулярная реконструкция показала, что классификация на самом деле определяется формой раковины, а не её составом.
Новый взгляд на прошлое и будущее
Исследование представляет иную картину эволюции микроорганизмов. Поздний докембрий считался периодом низкого биотического разнообразия. Теперь показано, что диверсификация, по-видимому, уже существовала в докембрии и, вероятно, происходила одновременно с оксигенацией океанов около 800 миллионов лет назад.
Исследование также способствует лучшему пониманию современных изменений климата. Углубляя знания о том, как жизнь эволюционировала в далёком прошлом, можно лучше понять, как она влияет на климат и геологию планеты.
Связь с ископаемыми микрофоссилиями
Исследование инновационно реконструировало морфологию предков текамеб, чтобы установить, что вазообразные микрофоссилии (VSMs), находимые по всему миру, уже существовали в докембрии, включая периоды крупных оледенений.
VSMs считаются ископаемыми раковинных амёб. Значительное разнообразие VSMs задокументировано для неопротерозойской эры (1 млрд – 541 млн лет назад). Хотя окаменелости не содержат генетической информации, можно сравнить их форму и химический состав с реконструированными данными о современных текамебах.
Инновационные методики
Реконструкция филогенетического дерева столкнулась с двумя препятствиями:
- Отсутствие окаменелостей с ДНК.
- Невозможность культивирования текамеб в лаборатории для обычного генетического секвенирования.
Решение — использование методики транскриптомики единичной клетки для филогенетического анализа. Учёные секвенировали целые транскриптомы арцеллинидных амёб, используя живые образцы. Это дало несколько тысяч генов и около 100 000 аминокислотных сайтов, что позволило построить детальное филогенетическое дерево.
Методика позволяет изолировать одну клетку амёбы и секвенировать весь её транскриптом. Для эволюционного исследования важна последовательность генов, а не уровень их экспрессии, что делает эту технику, изначально разработанную для опухолевых клеток, идеально применимой. Она расширяет возможности исследований, позволяя получать генетическую информацию от организмов, которые невозможно культивировать.