Ovo carstvo živih bića bilo je ključ za razvoj života na kopnu: Neverovatna saznanja o razvoju gljiva

Novo istraživanje objavljeno u Nature Ecology & Evolution rasvetljava vremenske okvire i puteve evolucije gljiva, pronalazeći dokaze o njihovom uticaju na drevne kopnene ekosisteme.

Studija, koju su vodili istraživači sa Instituta za nauku i tehnologiju Okinave (OIST) i njihovi saradnici, ukazuje na diversifikaciju gljiva stotinama miliona godina pre pojave kopnenih biljaka, piše EurekAlert!

Preporučujemo

Pet puteva ka složenom svetu

Profesor Gergel Soljoši, autor ove studije i rukovodilac Jedinice za evolucionu genomiku zasnovanu na modelima pri OIST-u, objašnjava osnove ovog istraživanja.

- Kompleksan višećelijski život, organizmi sačinjeni od mnogo sarađujućih ćelija sa specijalizovanim ulogama, evoluirao je nezavisno u pet glavnih grupa: životinje, kopnene biljke, gljive, crvene alge i smeđe alge. Na planeti kojom su nekada dominirali jednoćelijski organizmi, revolucionarna promena se dogodila ne jednom, već najmanje pet puta: evolucija kompleksnog višećelijskog života. Razumevanje kada su se ove grupe pojavile fundamentalno je za razumevanje istorije života na Zemlji – rekao je on.

Pojava ovde nije bila samo stvar grupisanja ćelija; to je bio početak organizama, gde su ćelije preuzele specijalizovane uloge i bile organizovane u različita tkiva i organe, slično kao u našim telima. Ovaj evolucioni skok zahtevao je sofisticirane nove alate, uključujući visoko razvijene mehanizme za prianjanje ćelija jedne za drugu i složene sisteme za komunikaciju među ćelijama unutar organizma, a nastao je nezavisno u svakoj od pet glavnih grupa.

Teškoće datiranja evolucionog razdvajanja

Za većinu ovih grupa, fosilni zapisi služe kao geološki kalendar, pružajući referentne tačke u dubokoj prošlosti. Na primer, crvene alge se pojavljuju verovatno već pre oko 1,6 milijardi godina (u fosilima sličnim morskoj travi iz Indije); životinje se pojavljuju pre oko 600 miliona godina (edijakarijumski fosili poput dikinsonije nalik na prošivenu palačinku); kopnene biljke se ukorenjuju pre otprilike 470 miliona godina (sićušne fosilne spore); a smeđe alge (forme slične kelpu) diversifikovale su se desetinama do stotinama miliona godina kasnije. Na osnovu ovih dokaza, izranja hronološka slika složenosti života.

Međutim, postoji značajan izuzetak u ovoj vremenskoj liniji zasnovanoj na fosilima: gljive. Carstvo gljiva dugo je bilo enigma za paleontologe. Njihova tipično meka, filamentozna tela retko se dobro fosilizuju. Nadalje, za razliku od životinja ili biljaka, koje izgleda da imaju jedno poreklo kompleksne višećelijnosti, gljive su ovu osobinu evoluirale više puta iz različitih jednoćelijskih predaka, što otežava precizno određivanje jednog događaja porekla u oskudnim fosilnim zapisima.

Čitanje genetskog sata

Da bi prevazišli praznine u fosilnim zapisima gljiva, naučnici koriste „molekularni sat“. Koncept je da se genetske mutacije akumuliraju u DNK organizma relativno konstantnom brzinom tokom generacija, poput otkucavanja sata. Poređenjem broja genetskih razlika između dve vrste, istraživači mogu proceniti koliko davno su se razdvojile od zajedničkog pretka.

Međutim, molekularni sat je nekalibrisan; on može otkriti relativno vreme, ali ne i apsolutne godine. Da bi podesili sat, naučnici ga moraju kalibrisati sa „referentnim tačkama“ iz fosilnih zapisa. S obzirom na oskudicu fosila gljiva, ovo je oduvek bio veliki izazov. Tim predvođen OIST-om rešio je ovo uključivanjem novog izvora informacija: retkih „zamena“ gena između različitih gljivičnih linija, procesa poznatog kao horizontalni prenos gena (HGT).

- Dok se geni normalno prenose „vertikalno“ sa roditelja na dete, HGT je kao kada gen „bočno“ skoči sa jedne vrste na drugu. Ovi događaji pružaju snažne vremenske tragove. Ako se utvrdi da je gen iz linije A prešao u liniju B, to uspostavlja jasno pravilo: preci linije A moraju biti stariji od potomaka linije B – rekao je profesor Soljoši objašnjavajući ovaj koncept.

Identifikovanjem 17 takvih transfera, tim je uspostavio niz odnosa „starije od/mlađe od“ koji su, zajedno sa fosilnim zapisima, pomogli da se precizira i ograniči vremenska linija gljiva.

Nova istorija za drevno carstvo

Analiza sugeriše da zajednički predak živih gljiva datira otprilike pre od 1,4 do 0,9 milijardi godina, što znači da je nastao znatno pre kopnenih biljaka. To vreme podržava dugu uvertiru interakcija gljiva i algi koje su pomogle u postavljanju scene za život na kopnu.

Koautor studije, dr Lenard Šanto naglašava važnost ovih otkrića.

- Gljive pokreću ekosisteme - recikliraju hranljive materije, sarađuju sa drugim organizmima, a ponekad izazivaju bolesti. Precizno određivanje njihove vremenske linije pokazuje da su se gljive diverzifikovale mnogo pre biljaka, što je u skladu sa ranim partnerstvima sa algama koja su verovatno pomogla u otvaranju puta za kopnene ekosisteme – rekao je on.

Ova revidirana vremenska linija fundamentalno preoblikuje priču o kolonizaciji kopna životom. Sugeriše da su stotinama miliona godina pre nego što su se prve prave biljke ukorenile, gljive već bile prisutne, verovatno interagujući sa algama u mikrobiološkim zajednicama. Ova duga, pripremna faza možda je bila ključna za stvaranje uslova za život na Zemljinim kontinentima. Razgradnjom stena i kruženjem hranljivih materija, ove drevne gljive mogle su biti prvi pravi inženjeri ekosistema, stvarajući prva primitivna tla i fundamentalno menjajući kopneno okruženje. U ovom novom pogledu, biljke nisu kolonizovale pustu zemlju, već svet koji je za njih bio pripreman vekovima drevnom i postojanom aktivnošću gljivičnog carstva.

(Telegraf Nauka/EurekAlert!)