Прорыв в определении возраста различных групп микробов

Международная команда учёных, включающая специалистов из Бристольского университета, совершила значительный прорыв в понимании первых трёх четвертей истории жизни на Земле. Они разработали новые методы для исследования времени появления и коэволюции микробных групп.

Изучение прошлого обычно опирается на ископаемую летопись. Однако для микробной, одноклеточной жизни она практически бесполезна. Микробы редко окаменевают, и за немногими исключениями, доступные окаменелости слишком неотчётливы, чтобы определить, какие группы уже существовали в конкретный период. Это серьёзная проблема, поскольку почти всё генетическое, биохимическое и метаболическое разнообразие жизни — микробное, как сегодня, так и в далёком прошлом.

Новая работа, опубликованная в журнале Nature Ecology and Evolution, предлагает метод определения относительного возраста микробных групп — какие линии эволюционировали раньше, а какие позже.

Ключевой принцип метода

Вместо датировки окаменелостей метод анализирует события горизонтального переноса генов (ГПГ) между древними микробами, которые можно обнаружить, изучая геномы их современных потомков.

• ГПГ — это процесс, который многие микробы используют для получения новых генов от других клеток в той же среде обитания.
• ГПГ лежит в основе быстрого распространения антибиотикорезистентности и является способом адаптации микробов к новым экологическим нишам.

Как это работает

«Ключ метода в том, что перенос гена из одной линии в другую подразумевает, что эти две ветви древа жизни должны были существовать примерно в одно и то же время, — поясняет соавтор исследования доктор Том Уильямс из Бристоля. — В частности, реципиент горизонтально перенесённого гена должен быть того же возраста или моложе, чем линия-донор».

Систематически сканируя современные геномы на предмет следов древнего ГПГ, учёные получили набор ограничений на относительный возраст. В совокупности эти данные дают богатую информацию о том, какие группы микробов древнее, а какие моложе.

Результаты

Метод позволил впервые установить относительную хронологию для нескольких микробных групп, для которых не существует надёжных ископаемых свидетельств. В их числе — Археи, одна из двух первичных линий клеточной жизни.