Как животные эволюционировали от одноклеточных к более чем 30 типам строения тела
Происхождение и эволюция животных — один из самых интригующих вопросов современной биологии. Известно, что всё разнообразие современных животных произошло от одноклеточных предков, а переход был связан с изменениями окружающей среды и генома. Однако оставалось неясным, возникло ли анатомическое разнообразие ("бесконечные формы") быстро после появления первых животных или гораздо позже.
Эволюционные биологи из Великобритании и США проанализировали этот вопрос в исследовании, опубликованном в PNAS.
Метод и основные результаты
Учёные проанализировали анатомию почти 210 групп животных по ~2000 признаков, используя сложные статистические методы. Результаты визуализировали в виде "карты", где расстояние между группами пропорционально их анатомическому сходству.
Ключевые выводы:
Группы внутри каждого типа (филума) чётко кластеризуются на карте (например, пауки ближе к насекомым, а рыбы — к млекопитающим).
Площадь, занимаемая филумом на карте, отражает его анатомическое разнообразие (диспаратность). Наибольшую диспаратность демонстрируют хордовые и членистоногие.
Большинство типов достигли пика диспаратности вскоре после происхождения животных.
Исключение — четыре филума, продолжившие эволюционное расширение: членистоногие, хордовые, моллюски и кольчатые черви. Их представители позже вышли на сушу, что привело к появлению новых типов органов.
При добавлении в анализ ископаемых групп пробелы между современными филумами сокращаются. Это указывает, что ранние животные были менее диспаратны, а вымирание промежуточных форм усилило современные различия.
Связь с другими биологическими признаками
Исследователи обнаружили корреляции:
- Чем больше диспаратность филума, тем больше у него типов клеток, размер тела и число видов.
- Существует корреляция с размером генома, но не с количеством белков-кодирующих генов.
Это означает, что регуляция генов (контроль над тем, где и когда работают белки) сыграла в эволюции разнообразия животных бóльшую роль, чем появление новых генов.
Новый взгляд на происхождение животных
Исследование рисует новую картину:
- Большинство типов животных исследовали своё анатомическое разнообразие на ранних этапах.
- Переход из воды на сушу позволил нескольким филумам занять новые области "карты диспаратности".
- Изначально животные были более однородны, а современные различия — следствие вымирания промежуточных групп.
- Ключевую роль в этом процессе сыграла эволюция систем регуляции генов.