Забудьте о губках: первыми животными были морские гребневики

За последнее десятилетие зоологи спорят о том, какая ветвь на древе жизни животных является древнейшей: губки, как считалось долгое время, или же хрупкие морские хищники — гребневики (ctenophores)? Ответ может серьёзно повлиять на представления учёных об эволюции нервной системы, пищеварительного тракта и других базовых органов у современных животных.

Эволюционные биологи из Университета Вандербильта и Университета Висконсин-Мэдисон разработали новый подход для разрешения спорных вопросов филогенетического древа. Этот метод однозначно поддерживает версию о первичности губневиков.

Метод и его применение к 18 спорным филогенетическим отношениям (7 у животных, 5 у растений и 6 у грибов) опубликованы 10 апреля в журнале Nature Ecology & Evolution в статье "Разрешение спорных отношений в филогеномных исследованиях может определяться одним или несколькими генами".

Почти век учёные строили древо животных, основываясь на оценке относительной сложности организмов. Из-за простого строения губки считались древнейшими. Парадигма начала меняться с развитием геномики. Однако в ряде случаев, включая вопрос о первых животных, данные ДНК привели к ожесточённым спорам. В 2008 году одно из ранних филогеномных исследований указало на гребневиков как на первых животных, а не на губки.

Новый подход, разработанный Антонисом Рокасом и его коллегами, заключается в детальном сравнении индивидуальных генов основных претендентов в каждом спорном родстве. Учёные анализируют только гены, общие для всех сравниваемых организмов, и определяют, какую гипотезу поддерживает последовательность каждого конкретного гена. Разницу в поддержке они назвали "филогенетическим сигналом". Правильной считается гипотеза, которую последовательно поддерживают филогенетические сигналы от наибольшего числа генов.

Результаты анализа:

• Губки vs. гребневики: Гребневики имеют значительно больше генов, поддерживающих их статус "первых ответвившихся" в линии животных, чем губки.
• Крокодилы, птицы и черепахи: 74% общих генов поддерживают гипотезу о том, что крокодилы и птицы являются сестринскими линиями, а черепахи — их близкие родственники.

Исследователи также обнаружили, что во многих спорных случаях проблему создают один или два "сильно предвзятых гена" (strongly opinionated genes), поскольку используемые статистические методы высокочувствительны к их влиянию. В некоторых спорах (например, о происхождении цветковых растений и современных птиц) удаление даже одного такого гена может перевернуть результаты анализа. В подобных случаях авторы делают вывод, что имеющихся данных либо недостаточно для однозначного вывода, либо диверсификация произошла слишком быстро, чтобы её можно было разрешить.

Новый метод, по мнению авторов, может помочь разрешить многие давние споры и вывести реконструкцию филогении на новый уровень.