Сложная жизнь могла существовать на Земле уже 2,33 миллиарда лет назад
Генетический анализ современных организмов показал, что эукариоты — домен жизни, включающий животных, растения и протистов — могли присутствовать на Земле уже 2,33 миллиарда лет назад. Это время совпадает с периодом, когда кислород стал постоянным компонентом атмосферы.
Новая временная оценка значительно древнее самого раннего признака эукариотов в палеонтологической летописи — окаменелостей возрастом 1,56 миллиарда лет.
Метод молекулярных часов
Исследователи из MIT пришли к этой оценке с помощью молекулярного часового анализа. Они проанализировали эволюцию конкретных генетических последовательностей у сотен современных видов, используя данные о возрасте их ископаемых родственников, чтобы определить, когда эти последовательности впервые появились у древних предков.
"Мы вновь продемонстрировали возможность использования современной ДНК для получения информации о ранней жизни", — говорит Роджер Саммонс, профессор геобиологии MIT.
Фокус на стеролах
Команда сосредоточилась на ДНК-последовательностях, кодирующих биосинтез стеролов — класса молекул, обнаруженных у всех эукариотов и влияющих на свойства их клеточных мембран.
Были изучены два ключевых фермента этого пути:
- SQMO (скваленмонооксигеназа), который вставляет атом кислорода в сквален.
- OSC (оксидоскваленциклаза), который формирует классическую четырехкольцевую структуру стерола (например, холестерина).
Анализ эволюционных деревьев
Исследователи построили филогенетические деревья для обоих ферментов на основе данных из базы NCBI. Деревья оказались поразительно похожими, что указывает на совместную эволюцию этих генов.
В деревьях были идентифицированы две ранние точки горизонтального переноса генов между эукариотами и бактериями. С помощью молекулярного часового анализа, откалиброванного по известным ископаемым данным (кораллы, морские звезды, водоросли), ученые определили время этих переносов. Результаты сошлись на отметке около 2,3 миллиарда лет назад.
"Мы представляем эти доказательства как значимый аргумент в пользу того, что стеролы производились по крайней мере 2,3 миллиарда лет назад, и самые ранние эукариоты существовали уже тогда", — заявил Саммонс.
Связь с кислородной революцией
В 2016 году группа Саммонса установила, что около 2,3 миллиарда лет назад произошло Великое кислородное событие. Существование эукариот в тот же период логично, поскольку для синтеза стеролов им требовалось значительное количество кислорода.
В дальнейшем команда планирует проследить эволюционную историю ферментов, участвующих в синтезе холестерина, чтобы продолжить "распутывать эволюционную историю" жизни на Земле с помощью анализа современной ДНК.