Геомикробиолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе предположил, что эволюция является основной движущей силой раннего развития Земли, а не физических процессов, таких как тектоника плит.
Кэррин Бланк, доктор философии, доцент кафедры геомикробиологии Вашингтонского университета в Отделении наук о Земле и планетах в области искусств и наук, изучая цианобактерии - бактерии, которые используют свет, воду и углекислый газ для производства кислорода и биомассы - заключила, что эти виды начали свое существование на Земле в пресноводных системах на континентах и постепенно эволюционировали, чтобы существовать в солоноватой водной среде, а затем в средах с более высокой соленостью, морской и сверхсолевой (соляной корке).
Цианобактерии - это организмы, которые породили хлоропласты, кислородную фабрику в клетках растений. Полмиллиарда лет назад цианобактерии появились раньше, чем более сложные организмы, такие как многоклеточные растения, и функционировали в мире, где уровень кислорода в биосфере был намного ниже, чем сегодня. За очень долгий срок жизни цианобактерии создали систему, позволяющую выживать в постепенно увеличивающейся окислительной среде, что делает их интересными для широкого круга исследователей.
Бланк может сделать свою гипотезу из генеалогических деревьев, которые она рисует цианобактерии. Ее наблюдения, вероятно, вызовут споры среди биологов и геологов, изучающих одну из самых противоречивых эпох Земли - примерно 2,1 миллиарда лет назад, когда на Земле впервые появились цианобактерии. Это было время, когда в атмосфере Земли происходило невероятное, таинственное и необъяснимое повышение уровня кислорода, с крайне низких уровней до 10 процентов от того, что есть сегодня. Было три - некоторые говорят, четыре - глобальные оледенения, и данные окаменелостей отражают значительное изменение в количестве организмов, метаболизирующих серу, и значительное изменение в круговороте углерода.
«Вопрос в том, почему?» сказал Бланк.
«Мой вклад - попытка найти эволюционное объяснение этих основных изменений. В это время было много эволюционных движений цианобактерий, и бактерии оказывали влияние на развитие Земли. Геологи в прошлом полагались на геологические события для переходов, которые вызвали изменения, но я утверждаю, что многие из этих вещей могут быть эволюционными ».
Бланк представила свои исследования на ежегодном собрании Американского геологического общества в 2004 году, которое состоялось 7-10 ноября в Денвере.
Выводы Бланка о том, что цианобактерии появились первыми в пресноводных озерах или ручьях, противоречивы.
«У большинства людей есть предположение, что цианобактерии появились из морской среды - в конце концов, они все еще важны для морской среды сегодня, поэтому они должны быть всегда», - сказал Бланк. «Когда начали появляться цианобактерии, не было озонового щита, поэтому ультрафиолетовое излучение убило бы большинство вещей. Они либо должны были придумать способы борьбы с ультрафиолетовым излучением - и есть свидетельства того, что они создали поглощающие ультрафиолетовое излучение пигменты - либо найти способы выращивания в отложениях, чтобы избежать света ».
Чтобы изучить эволюцию цианобактерий, Бланк создал дерево позвоночника, используя несколько генов из целых последовательностей генома. Дополнительные виды были добавлены к дереву с использованием генов рибосомальной РНК. Морфологические признаки, например, наличие или отсутствие оболочки, одноклеточный или нитевидный рост, наличие или отсутствие гетероцист? толстостенная клетка, встречающаяся с интервалами? были закодированы и нанесены на карту на дереве. Распределение признаков сравнивалось с теми, которые были найдены в окаменелостях.
Цианобактерии, появившиеся около двух миллиардов лет назад, становились сложными микробами, у которых диаметр клеток был больше, чем у более ранних групп - не менее 2,5 микрон. Дерево Бланка показывает, что несколько морфологических признаков возникли независимо во множестве линий, среди них структура оболочки, нитевидный рост, способность фиксировать азот, термофилизация (любовь к теплу), подвижность и использование сульфида в качестве донора электронов.
«Нам понадобится много анализов записи окаменелостей со стороны серьезных палеобиологов, чтобы увидеть, насколько обоснована эта гипотеза», - сказал Бланк. «Этот период времени - одна из самых больших загадок для биологов и геологов. Огромное количество вещей происходит тогда в геологической записи ».
Первоисточник: Пресс-релиз WUSTL
