Исследование молекулярных окаменелостей проливает свет на смену стратегии питания у древней жизни

Палеонтологи получают представление о жизни более миллиарда лет назад на основе химических следов в древних породах и генетики современных животных. Исследование, опубликованное в Nature Communications, объединяет геологию и генетику, показывая, как изменения на ранней Земле спровоцировали сдвиг в способе питания животных.

Новые технологии позволяют извлекать химические следы жизни из древних пород, где окаменелости животных редки. В частности, липиды могут сохраняться в породах сотни миллионов лет. Следы стерол-липидов из клеточных мембран найдены в породах возрастом до 1,6 миллиарда лет.

Большинство современных животных используют холестерин — стеролы с 27 атомами углерода (C₂₇) — в своих клеточных мембранах. Грибы обычно используют C₂₈ стеролы, а растения и зелёные водоросли производят C₂₉ стеролы. C₂₈ и C₂₉ стеролы также известны как фитостеролы.

C₂₇ стеролы найдены в породах возрастом 850 миллионов лет, в то время как следы C₂₈ и C₂₉ появляются примерно на 200 миллионов лет позже. Считается, что это отражает увеличение разнообразия жизни в то время и эволюцию первых грибов и зелёных водорослей.

Не производи, а потребляй

Большинство животных не способны самостоятельно производить фитостеролы, но могут получать их, поедая растения или грибы. Недавно было обнаружено, что у кольчатых червей (включая обычного дождевого червя) есть ген smt, необходимый для производства длинноцепочечных стеролов.

Создав генеалогическое древо гена smt у разных животных, исследователи обнаружили, что ген возник очень давно в эволюции первых животных, а затем претерпел быстрые изменения примерно в то же время, когда фитостеролы появились в геологической летописи. Впоследствии большинство линий животных утратили ген smt.

«Наша интерпретация такова, что эти молекулярные окаменелости фитостеролов фиксируют расцвет водорослей в древних океанах, и животные отказались от производства фитостеролов, когда могли легко получать их из этого всё более обильного источника пищи. Если мы правы, то история гена smt документирует изменение стратегий питания животных на раннем этапе их эволюции», — сказал Дэвид Голд.