Рост уровня кислорода 550 млн лет назад подстегнул эволюцию животных

Исследователи из Оксфордского университета обнаружили ключ, который может объяснить, почему первые свидетельства существования сложных многоклеточных животных появляются около 550 миллионов лет назад, когда уровень атмосферного кислорода на планете резко вырос с 3% до современного уровня в 21%.

Команда под руководством профессора Криса Скофилда обнаружила, что люди и самое простое из известных живых животных — Trichoplax adhaerens — используют одинаковый механизм чувствительности к кислороду. Это говорит о том, что данный механизм существует с момента появления первых животных около 550 млн лет назад.

Открытие, опубликованное 17 декабря в январском выпуске журнала EMBO Reports за 2011 год, проливает свет на то, как люди чувствуют кислород и как его уровень повлиял на самые ранние этапы эволюции животных.

Ключевое открытие

Изучая реакцию Trichoplax adhaerens на нехватку кислорода (гипоксию), доктор Кристоф Лоенарц обнаружил, что этот организм использует тот же механизм, что и люди. Более того, ключевой фермент из Trichoplax функционировал в человеческой клетке так же эффективно, как и человеческий фермент.

Анализ геномов различных видов показал, что этот механизм присутствует у многоклеточных животных, но отсутствует у одноклеточных организмов — предшественников животных. Это позволяет предположить, что механизм эволюционировал одновременно с появлением первых многоклеточных животных.

Значение для эволюции и медицины

• Эволюционный драйвер: Резкий рост уровня кислорода в атмосфере сделал возможным существование многоклеточных организмов. Однако им пришлось решить новую физиологическую задачу — доставку кислорода к клеткам, не находящимся на поверхности тела. Развитие системы кислородного чувства позволило предкам Trichoplax реагировать на гипоксию в любой клетке.
• Медицинский аспект: У людей эта система важна для адаптации к высокогорью, физическим нагрузкам, а также для профилактики инсульта, инфаркта и некоторых видов рака. Дефекты ключевого фермента, чувствительного к кислороду, могут вызывать полицитемию (увеличение числа эритроцитов). Данное исследование может открыть новые подходы к терапии этого заболевания.