Группа ученых использовала новые данные генетического секвенирования, чтобы понять, как древний организм, живший рядом с динозаврами, эволюционировал на протяжении миллионов лет. Четырехлетние усилия группы генетических исследований из дюжины университетов впервые раскрыли биологию и эволюцию динофлагеллят, крошечных, но сложных организмов, прежде всего известных как морской планктон.
Вы можете найти динофлагеллят повсюду. Они превращают солнечный свет в кислород для воздуха, которым мы дышим. Они являются древними строительными блоками ископаемого топлива. Их можно найти в пищевых добавках в продуктовых магазинах для улучшения здоровья мозга. Они заставляют лагуны светиться ночью в таких местах, как Пуэрто-Рико. Они также несут ответственность за цветение токсичных водорослей, которые могут убить огромное количество рыбы, и токсины в моллюсках, которые могут нанести вред человеку.
Несмотря на то, что они являются ключевым видом в окружающей среде, их долгое время неправильно понимали из-за их больших и сложных геномов. Один динофлагеллят может иметь от 12 до 400 хромосом в своем большом ядре. Для сравнения, у людей 23 пары, всего 46. Ученые смогли объединить молекулярные, ископаемые и биогеохимические данные, чтобы нанести на карту основные вехи в эволюции динофлагеллят на протяжении миллионов лет, что привело к пересмотренной модели их эволюции.
«Картирование эволюции динофлагеллят никогда раньше не проводилось - успешно и в таком масштабе», - сказал Цветан Бахваров, молекулярный генетик из Центра экологических наук Университета Мэриленда. Он предоставил образцы группе двух видов паразитических динофлагеллят, которых он выращивает в Институте морских и экологических технологий в Балтиморе.
«Теперь мы понимаем, как они связаны между собой, как они выглядят, - сказал он. - Гибкость их генома дала им преимущество в эволюции».
«Эта работа дает новые важные сведения об эволюции динофлагеллят, и мы рады, что доктор Бахварофф смог внести значительный вклад в это исследование», - сказал Рассел Хилл, директор Института морских и экологических технологий.
Исследование показало, что нефотосинтезирующие динофлагелляты, которые не используют солнечный свет для синтеза питательных веществ из углекислого газа и воды, сохранили пластиды (место производства важных химических соединений в клетках растений и водорослей), которые имеют жизненно важное значение. метаболические функции, одна из которых может быть эволюционным источником свечения динофлагеллят.
«Предсказание о том, что большая часть разнообразия динофлагеллят, включая всех свободноживущих гетеротрофов, сохранила остатки пластид, показывает, насколько мало они известны, и может помочь нам лучше понять их роль в океанах и других областях», - говорится в исследовании. ведущий автор Ян Яноусковец из Университетского колледжа Лондона.
Выводы могут привести к лучшему пониманию того, как работает биолюминесценция, как отключить вредные красные приливы или как определить области, богатые нефтью, глядя на окаменелые динофлагелляты в скале.
«Они нарушают фундаментальные правила дарвиновской эволюции. Они склонны заимствовать гены из разных мест», - сказал Бахварофф. «Океан подобен этому гигантскому каталогу частей, из которого вы можете брать гены и использовать их. Организмы, которые могут приобретать гены из окружающей среды, имеют селективное преимущество».