Ученые решили десятилетний вопрос, связанный с началом древа жизни

После десятилетий дебатов ученые считают, что они определили самого последнего предка сестры всех животных с помощью нового использования аналитической техники. Открытие разрешает центральный вопрос об эволюции всего древа животной жизни. 

Вся животная жизнь произошла от одного общего предка — многоклеточного организма, который, скорее всего, жил более 600 миллионов лет назад. У этого предка было два потомка; один привел к эволюции всей животной жизни, а другой считается сестрой всех животных.

В стремлении определить, какие живые животные наиболее тесно связаны с этой сестринской группой, ученые сузили возможности до двух кандидатов: морских губок и гребневиков (гребневиков). Однако убедительных доказательств в поддержку любого из кандидатов так и не удалось найти. 

Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Nature, разрешило этот давний спор с новым использованием хромосомного анализа.

Группа морских губок в чистом голубом море на песчаном морском дне и синее полупрозрачное гребенчатое желе на темном фоне

Решение пришло, когда Даррин Т. Шульц, ведущий автор и нынешний научный сотрудник Венского университета, и многопрофильная команда секвенировали геномы (полный набор генетической информации) гребневиков и их близких родственников, чтобы больше узнать об их эволюции.

Вместо того, чтобы сравнивать отдельные гены, команда изучила их положение в хромосомах разных видов. В то время как изменения в ДНК происходят в ходе эволюции, гены, как правило, остаются в одной и той же хромосоме. В редких случаях слияния и смешения гены переходят из одной хромосомы в другую в необратимом процессе. 

Другими словами, если ген переместился из одной хромосомы в другую, вероятность того, что он снова появится в исходном положении дальше по эволюционной линии, практически нулевая. Наблюдая за крупномасштабным перемещением групп генов между группами животных, Шульц и его команда смогли получить важные сведения о генеалогическом древе этих животных. 

Команда обнаружила 14 групп генов, которые появились на отдельных хромосомах у гребневиков и их одноклеточных неживотных родственников. Интересно, что у губок и всех других животных эти гены были перестроены в семь групп. 

Учитывая, что ДНК гребневиков удерживает группы генов в их исходном положении (до перегруппировки в семь групп), это указывает на то, что они являются потомками сестринской группы, которая отделилась от генеалогического древа животных до того, как произошло смешение. 

Кроме того, перестройки расположения генов, которые были общими как для губок, так и для всех других животных, предполагают наличие общего предка, от которого эти перестройки были унаследованы. Таким образом, полученные данные разрешают спорный вопрос о происхождении всего древа жизни животных.

Поскольку предки гребневиков и губок отделились от генеалогического древа, их современные потомки продолжали развиваться, поэтому мы не можем использовать эту информацию, чтобы указать, как именно выглядели первые животные. Однако ученые считают, что изучение этих современных животных имеет большое значение в свете этой новой информации об их происхождении. «Если мы поймем, как все животные связаны друг с другом, это поможет нам понять, как животные развили то, что сделало их животными», — сказал Шульц.