Таксономии на основе морфологии неточно отражают родственные связи каменных губок

Исследование под руководством учёных из LMU проливает новый свет на эволюцию так называемых каменных губок и показывает, что традиционные таксономии, основанные на морфологии, неточно отражают истинные родственные связи внутри группы.

Современные подходы к биологической систематике показывают, что эволюционные отношения между организмами лучше всего выявляются путём сочетания морфологического анализа ископаемого материала с молекулярно-генетическим исследованием геномов ныне живущих видов. «Это сложная задача, особенно когда ископаемых свидетельств мало, как в случае большинства семейств губок», — говорит профессор Герт Вёрехайде. «Каменные губки представляют исключение из этого правила, поскольку имеют одну из самых богатых ископаемых летописей среди губок».

Каменные губки относятся к классу Demospongiae, который включает подавляющее большинство современных видов типа Porifera. Современная фауна демоспонгий насчитывает более 300 признанных видов каменных губок, классифицированных в 41 род и 13 семейств. Однако, по сравнению с ископаемой летописью, где представлено более 300 родов и 34 семейств, современное разнообразие относительно скромно. «Происхождение современных каменных губок можно проследить более чем на 500 миллионов лет в палеозой, что говорит о необходимости дальнейших исследований для понимания их эволюционной истории», — добавляет Вёрехайде.

Каменные губки имеют характерный и чрезвычайно прочный каменистый скелет, состоящий из сцепленных кремнезёмных (SiO₂) игл — спикул. Форма и структура скелетных элементов являются одними из важнейших признаков, используемых для классификации. «Однако их точная классификация и многие аспекты эволюционной истории всё ещё являются предметом споров», — говорит Астрид Шустер, первый автор нового исследования.

Команда расширила более ранние молекулярно-систематические исследования, секвенировав определённую пару генов у 68 видов каменных губок, ранее отнесённых к 21 роду и 12 семействам, а также использовала ранее опубликованные последовательности из общедоступных баз данных.

Исследователи сопоставили молекулярно-генетические результаты с характерными особенностями морфологии скелета. «Новые данные опровергают некоторые предположения относительно хода эволюции каменных губок и показывают, что некоторые виды были отнесены к родам, к которым на самом деле не принадлежат», — говорит Шустер.

Стало совершенно ясно, что «Lithistida» не является естественной группой, то есть не все её члены происходят от прямого общего предка. Работа показывает, что классификации, основанные на элементах скелета, требуют тщательного пересмотра, поскольку некоторые типы спикул возникали или терялись независимо несколько раз в ходе эволюции. «Морфологическое сходство не является надёжным ориентиром для реконструкции родственных связей этих организмов», — подтверждает Вёрехайде.

Новое исследование закладывает основу для дальнейшей работы, в которой учёные попытаются определить время расхождения различных линий губок, используя принцип «молекулярных часов». Это должно улучшить понимание эволюции губок и помочь объяснить, почему Porifera являются одной из древнейших групп многоклеточных организмов, всё ещё существующих.