Палеонтологи используют химические следы в древних камнях и генетику живых животных, чтобы получить представление о жизни, существовавшей более миллиарда лет назад. Исследование, опубликованное 1 декабря в журнале Nature Communications, объединяет геологию и генетику, чтобы показать, как изменения на ранней Земле привели к изменениям в питании животных.
Палеонтологи под руководством Дэвида Голда раскрывают эволюцию ранней жизни посредством химических следов в древних камнях и генетических исследований. Они обнаружили, что изменения в стероловых липидах в горных породах совпали с серьезными изменениями в рационе животных и появлением водорослей, проливая свет на жизнь более миллиарда лет назад.
Дэвид Голд, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе, занимается исследованиями в новой области молекулярной палеонтологии, используя инструменты геологии и биологии для изучения эволюции жизни. Благодаря новым технологиям, возможно, станет возможным восстановить химические следы жизни в древних породах, где окаменелостей животных мало.
Липиды могут сохраняться в горных породах сотни миллионов лет. В породах возрастом 1,6 миллиарда лет биологи обнаружили следы стероловых липидов клеточных мембран. В настоящее время большинство животных используют холестерин, стерин, содержащий 27 атомов углерода (C27), в своих клеточных мембранах. Напротив, грибы обычно используют стеролы C28, тогда как растения и зеленые водоросли производят стеролы C29. Стеролы C28 и C29 также называют растительными стеролами.
Археологи обнаружили стерол C27 в породах возрастом 850 миллионов лет, а следы C28 и C29 появились примерно 200 миллионов лет спустя. Считается, что это отражает возросшее разнообразие жизни в это время и эволюцию первых грибов и зеленых водорослей.
В отсутствие настоящих окаменелостей трудно сказать, от какого животного или растения произошли эти стерины. Однако генетический анализ, проведенный Голдом и его коллегами, выявил некоторые проблемы.
Большинство животных не могут производить растительные стеролы самостоятельно, но могут получать их, поедая растения или грибы. Недавно исследователи обнаружили, что кольчатые черви (членистоногие, в том числе обыкновенные дождевые черви) имеют ген smt, который необходим для производства длинноцепочечных стеринов. Изучая гены SMT у разных животных, Голд и его коллеги создали генеалогическое древо SMT сначала у циклотов, а затем на протяжении всей жизни животных.
Они обнаружили, что этот ген возник во время самой ранней эволюции животных, а затем претерпел быстрые изменения в тот же период, когда в летописях горных пород появились растительные стерины. Впоследствии большинство зародышевых линий животных утратили ген smt.
«Наша интерпретация заключается в том, что эти окаменелые молекулы фитостерола свидетельствуют о росте водорослей в древних океанах и что животные отказались от производства фитостерола, когда они стали легко доступны из этого все более обильного источника пищи», — сказал Голд. «Если мы правы, то история гена smt фиксирует изменения в стратегиях питания на ранних этапах эволюции животных».
Ссылки Т.Брунуар, К.Маллиган, А.Систьяга, К.М.Вуу, П.М.Ших, С.С.О'Рейли, Р.Э.Саммонс и Д.А.Голд опубликовали статью в журнале Nature-Communications от 31 ноября 2023 г.: «Общее происхождение биосинтеза стеринов указывает на сдвиг в стратегиях питания у животных неогенового периода».
DOI: 10.1038/s41467-023-43545-z
Источник составления: ScitechDaily.