Бактерии были первоначальными хозяевами своих владений, владея Землей на протяжении большей части своего существования, заполняя все экологические ниши, укромные уголки, от горных вершин до термальных источников на дне океана.
Теперь исследователи из университетов Темпл и Окленд завершили новое дерево прокариотической жизни, откалиброванное по времени, собранное из 11 784 видов бактерий. Новое дерево исследует великие закономерности эволюционных изменений, которые, как ни удивительно, обнаруживают удивительное сходство с эукариотами, включая животных, растения и грибы.
Благодаря широко распространенному быстрому и недорогому секвенированию ветви древа жизни становятся еще более детализированными, и ученые могут с большей легкостью обнаруживать макроэволюционные силы в действии. Опираясь на данные по малой субъединице рибосомной РНК бактерий, исследователи из Центра биоразнообразия Университета Темпл, в том числе профессор Лаура Х. Карнелл и директор С. Блэр Хеджес, а также научный сотрудник Джули Марин вместе с коллегами из Оклендского университета, доцентом Фабией Баттистуззи и аспирантка Анаис Браун создала новое дерево времени прокариотической жизни.
Мы создали временную диаграмму большинства описанных видов прокариот, которая показала постоянную скорость диверсификации, поразительно похожую в этом отношении на эукариот и, вероятно, являющуюся результатом того же механизма, случайного характера выживания клонов на протяжении миллионов лет, - сказал Хеджес.
Выводы, опубликованные в продвинутом онлайн-издании Molecular Biology and Evolution, основаны на исследовании дерева времени эукариот 2015 года, проведенном под руководством Хеджеса, которое показало, что эукариотическая жизнь расширяется с постоянной скоростью, а не замедляется.«Наши результаты противоречили популярной альтернативной модели, предсказывающей замедление диверсификации по мере заполнения ниш видами», - сказал Хеджес..
Напротив, постоянная скорость диверсификации, обнаруженная в этом исследовании 2015 года, показала, что эукариотические экологические ниши не заполняются и не насыщаются. Эти предыдущие открытия также подчеркнули важность случайных генетических событий и географической изоляции в видообразовании - биологическом процессе, посредством которого возникают новые виды. Исследователи в этом исследовании обнаружили, что в среднем потребовалось около 2 миллионов лет, чтобы новый вид эукариот появился на сцене.
Тем не менее, в новом исследовании прокариот скорость диверсификации оказалась в 2,1 раза медленнее, чем у эукариот. «Вероятно, это результат периодического отбора, который обеспечивает генетическую сплоченность линий, замедляя их генетическое расхождение», - сказал Марин. «Общее сходство в этих важных аспектах эволюции прокариот и эукариот поддерживает идею о том, что виды прокариот являются реальными эволюционными единицами, как и эукариотические виды."
Эволюционные последствия обоих исследований глубоки, указывая на то, что диверсификация жизни на Земле в целом не связана никакими ограничениями. Скорее, разнообразие возникает в результате случайного разделения родословных и не ограничивается существующим разнообразием (заполненными нишами) и не реагирует каким-либо существенным образом на изменения окружающей среды.