Когда 66 миллионов лет назад в Землю врезался астероид, это вызвало массовое вымирание по всей планете. Самыми известными жертвами были динозавры, но пострадали и ранние птицы, насекомые и другие формы жизни. В результате столкновения облака пепла заблокировали солнце и охладили планету, уничтожив растительную жизнь. Но новое исследование в Scientific Reports показывает, что, пока наземные растения боролись, некоторые виды лишайников - организмы, состоящие из грибов и водорослей, живущих вместе - воспользовались моментом и эволюционировали в новые формы, чтобы занять роль растений в экосистеме.
«Мы думали, что на лишайники это повлияет отрицательно, но в трех группах, которые мы рассмотрели, они воспользовались шансом и быстро диверсифицировали», - говорит Джен-Пан Хуанг, первый автор статьи, бывший научный сотрудник с докторской степенью в Полевой музей сейчас находится в Академии Синика в Тайбэе. «Некоторые лишайники образуют сложные трехмерные структуры, такие как листья растений, и эти лишайники заполнили ниши вымерших растений».
Исследователи заинтересовались изучением последствий массового вымирания лишайников после прочтения статьи о том, как удар астероида также привел к вымиранию многих видов ранних птиц. «Я прочитал это в поезде и подумал: «Боже мой, бедные лишайники, должно быть, они тоже пострадали, как мы можем проследить, что с ними случилось?», - говорит Торстен Лумбш, старший автор исследования и Полевого музея. куратор лихенизированных грибов.
Вы видели лишайники миллион раз, даже если не осознавали этого. «Лишайники повсюду, - говорит Хуанг.«Если вы идете на прогулку по городу, шероховатые или серые пятна, которые вы видите на скалах, стенах или деревьях, - это обычные корковые лишайники. На земле они иногда выглядят как жевательная резинка. В девственном лесу можно найти оранжевые, желтые и ярко-фиолетовые цвета - лишайники действительно красивы». Это то, что ученые называют «симбиотическими организмами» - они состоят из двух разных форм жизни, разделяющих одно тело и работающих вместе. Это партнерство между грибком и организмом, который может осуществлять фотосинтез, вырабатывая энергию из солнечного света, - либо крошечным растением-водорослью, либо особым видом сине-зеленой бактерии. Грибы, в том числе грибы и плесневые грибы, находятся на отдельной ветке древа жизни, отдельной от растений и животных (и на самом деле более тесно связаны с нами, чем с растениями). Основная роль грибов - расщеплять разлагающийся материал.
Во время массового вымирания 66 миллионов лет назад растения пострадали, так как пепел от астероида заблокировал солнечный свет и понизил температуру. Но массовое вымирание, казалось, было благом для грибов - они не полагаются на солнечный свет в качестве пищи и просто нуждаются в большом количестве мертвых веществ, и летопись окаменелостей показывает увеличение спор грибов в это время. Поскольку лишайники содержат растение и грибок, ученые задались вопросом, воздействуют ли они отрицательно, как растение, или положительно, как грибок.
«Изначально мы ожидали, что лишайники пострадают, так как они содержат зеленые растения, которым нужен свет», - говорит Хуанг.
Чтобы увидеть, как массовое вымирание повлияло на лишайники, ученым пришлось проявить изобретательность - ископаемых лишайников того времени не так много. Но хотя у исследователей не было окаменелостей лишайников, у них было много ДНК современных лишайников.
Наблюдая за грибами, растущими в лабораторных условиях, ученые обычно знают, как часто в ДНК грибов проявляются генетические мутации - как часто буква в последовательности ДНК случайно переключается в процессе копирования ДНК. Это называется скоростью мутаций. И если вы знаете скорость мутаций, если вы сравните последовательности ДНК двух разных видов, вы можете экстраполировать, как давно у них должен был быть общий предок с одной и той же ДНК.
Исследователи загрузили последовательности ДНК трех семейств лишайников в компьютерную программу, которая сравнила их ДНК и выяснила, как должно выглядеть их генеалогическое древо, включая оценки того, как давно оно разветвлялось на группы, которые мы видим сегодня. Они подкрепили эту информацию несколькими окаменелостями лишайников, которые у них были, возрастом 100 и 400 миллионов лет назад. И результаты указывают на лишайниковый бум после 66 миллионов лет назад, по крайней мере, для некоторых из лиственных семейств лишайников.
«Некоторые группы не проявляют изменений, поэтому они не пострадали и не получили выгоды от изменений в окружающей среде», - говорит Лумбш, который, помимо своей работы с лишайниками, является вице-президентом по науке и образованию. на Поле. «Некоторые лишайники вымерли, и эти ниши заполнили лиственные макролишайники. Я очень обрадовался, когда увидел, что не все лишайники пострадали."
Результаты подчеркивают, насколько сильно мир природы, который мы знаем сегодня, был сформирован этим массовым вымиранием. «Если бы вы могли вернуться на 40 миллионов лет назад, самые выдающиеся группы растительности, птиц, грибов - они были бы больше похожи на то, что вы видите сейчас, чем на то, что вы видели 70 миллионов лет назад», - говорит Лумбш. «Большая часть того, что мы видим сегодня вокруг себя в природе, возникла после динозавров».
И поскольку это исследование показывает, как лишайники отреагировали на массовое вымирание 66 миллионов лет назад, оно может пролить свет на то, как виды отреагируют на массовое вымирание, которое сейчас переживает планета. «Прежде чем мы потеряем мировое биоразнообразие, мы должны задокументировать его, потому что мы не знаем, когда оно нам понадобится», - говорит Хуанг. «Лишайники являются индикаторами окружающей среды - просто проводя исследование биоразнообразия, мы можем сделать вывод о качестве воздуха и уровне загрязнения».
Помимо потенциальных последствий для понимания воздействия на окружающую среду и массовых вымираний, исследователи указывают на то, как исследование углубляет наше понимание мира вокруг нас.
«Для меня это увлекательно, потому что вы не смогли бы сделать это без больших наборов молекулярных данных. Это было бы невозможно десять лет назад», - говорит Лумбш. «Это еще одна часть головоломки для понимания того, что нас окружает в природе».
«Мы ожидаем множества закономерностей при изучении других организмов, но грибы не следуют этой схеме. Грибы странные», - говорит Хуан. «Они действительно непредсказуемы, очень разнообразны, очень забавны».
В этом исследовании приняли участие исследователи из Полевого музея, Университета Касетсарт, Университета Бригама Янга и Academia Sinica.