Материалы портала «Научная Россия»

Эволюционное древо: перезагрузка. Часть II

Эволюционное древо: перезагрузка. Часть II
Новое эволюционное древо, созданное учеными на основе генетических исследований, полно сюрпризов. Но с помощью него, возможно, удастся разгадать многие загадки живой природы.

Итак, в первой части статьи о новом понимании эволюционных связей мы узнали, что привычное и так, казалось бы, логично разветвленное дерево эволюции, которое мы все изучали в школе, благодаря современной генетике уже потеряло актуальность. На смену ему идет густой куст, где ветви объединены порой по контринтуитивным, на первый взгляд, основаниям. Например, представители бывших царств животных и грибов, а также ряд одноклеточных организмов объединены теперь в одной супергруппе «опистоконтов». Какая у людей интересная теперь компания, не правда ли?

От царств к супергруппам

Новая схема, построенная на основе актуальных генетических данных, была представлена в сентябре 2012 г. в журнале Journal of Eukaryotic Microbiology. Ее авторами выступили канадские биологи Сина Адл (Sina Adl) из университета Саскачевана, Аластер Симпсон (Alastair G. B. Simpson) из университета Далхаузи и свыше 20 их коллег из университетов различных стран мира, включая СПбГУ (его в списке авторов представлял Алексей Смирнов с кафедры зоологии беспозвоночных).

Одного взгляда на эту схему достаточно, чтобы понять: одна радикально отличается от устаревшего «древа» Уиттекера. Вместо трех мощных ветвей многоклеточных организмов — царств растений, животных и грибов — «растущих» из общего «ствола» одноклеточных, мы видим семь-восемь (их точное количество пока уточняется) ветвей поменьше, которые ученые назвали «супергруппами».

Такое название было выбрано не случайно. Во-первых, оно звучит нейтральнее, чем «царства», на которые биологи прошлого, как мы уже поняли, делили живых существ во многом по формальным, неглубоким признакам. («У Аластера аллергия на царства», — сказал об одном из главных авторов новой классификации его коллега по университету.) А, во-вторых, здесь есть одна общая черта с музыкальными «супергруппами», которые собирают рокеры калибра Пола Маккартни и Вячеслава Бутусова, из своих не менее мастеровитых коллег. А именно — пестрота состава.

Все смешалось…

В самом деле, например, в супергруппу опистоконтов (лат. Opisthokontа, что означает «заднежгутиковые») вошли в полном составе не только бывшие царства грибов и животных — то есть, в том числе, и мы с вами — но и некоторые одноклеточные организмы, например, паразит ихтиоспорея. Бывшее царство растений стало супергруппой архепластиды (Archaeplastida), вместе с красными и зелеными водорослями. Но при этом бурые водоросли ламинарии относятся у другой супергруппе страменопилы (Stramenopiles), в которую также входят одноклеточные диатомовые водоросли. Амеб выделили в специальную супергруппу Amoebozoa.

На первый взгляд все это выглядит как полная мешанина, однако именно таких ближайших родственников живым организмам подбирает не только исследование их ДНК, но и другие виды глубокого анализа, например, биохимические. Например, упомянутую выше супергруппу страменопилы объединяет пигмент хлорофилл C, который содержится в их хлоропластах, но не содержится в хлоропластах других растений. По-видимому, одноклеточный предок старменопил когда-то проглотил другое одноклеточное существо, получавшее энергию методом фотосинтеза именно с помощью этого пигмента и, вместо того, чтобы переварить его, поставил себе на службу. (В общем, произошла та же история, что и с митохондриями, о которых мы рассказывали в первой части статьи.)

От того же общего предка, по-видимому, происходят еще две супергруппы, которые на первый взгляд трудно заподозрить в родстве с страменопилами — имеющие разнообразную форму одноклеточные альвеоляты (Alveolates) и ризарии (Rhizaria). Вместе их объединяют в одну интегральную супергруппу SAR (т.е. Stramenopiles, Alveolates, Rhizaria). Интересно, что далеко не все из этих организмов вообще ведут растительный образ жизни. Так, к альвеолятам относятся, в частности, малярийные плазмодии, у которого, как показали новейшие исследования, тоже когда-то были хлоропласты! Почему эти одноклеточные организмы утратили их и вместо фотосинтеза занялись паразитизмом, став возбудителями тяжелой болезни — пока непонятно.

Что будет дальше?

Число и точный состав супергрупп пока не определены окончательно: для этого потребуется долгий труд множества научных коллективов, и привлечение новых методов анализа. В частности, разработанного недавно способ расшифровки ДНК организма по одной-единственной его клетке, который журнал Nature Methods в 2013 г. назвал «методом года». Он поможет исследовать геном одноклеточных организмов, включая бактерии, что до сих пор представляло большую трудность.

Построение и уточнение новой схемы эволюционного древа имеет огромное значение для науки. Ведь нередко ученые, исследуя свойства какого-либо вида, рода или другого таксона (систематической группы) живых организмов, экстраполируют их также и на его «родственников». А значит, точное понимание того, кто с кем на самом деле состоит в родстве очень важно.

К тому же, теперь, возможно, удастся пролить свет на некоторые общие вопросы, которые мучают ученых уже давно. Например, о расточительности полового размножения, когда потомство вынашивает только один из двух партнеров, что сразу снижает эффективность в два раза. В новом эволюционном древе одноклеточные организмы тесно перемешаны с многоклеточными, что, возможно, дает ключ к разгадке. Ведь у одноклеточных секс не всегда означает размножение, а размножение — секс. С одной стороны, два одноклеточных организма могут просто обменяться генами и разойтись, не породив никакого потомства. С другой, они могут размножаться и бесполым путем, когда одна клетка просто делится или почкуется.

Ясно одно: живая природа оказывается гораздо более сложной и интересной, чем считалось, и впереди у биологов всего мира много увлекательной работы. Будем надеяться, что усилия, прилагаемые, чтобы разобраться в том, «как оно все на самом деле устроено», доставит нам и академическое удовольствие, и практическую пользу.

 

одноклеточные альвеоляты опистоконты страменопилы супергруппы эволюция

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий