Как бактерии научились есть панцири насекомых: датировка от MIT

Бактерии — мастера скрытности. Они заселили планету миллиарды лет назад, но практически не оставляют окаменелостей, как динозавры или древние папоротники. Как же заглянуть в их далекое прошлое? Ученые из MIT утверждают, что нашли ключ к этой загадке. Они разработали метод, который позволяет буквально ставить даты на эволюционной истории микробов. Теперь мы можем понять, когда именно появились важнейшие бактериальные группы и что подтолкнуло их к переменам.

В своем исследовании, опубликованном в BMC Evolutionary Biology, команда MIT совершила удивительное открытие. Оказывается, между 450 и 350 миллионами лет назад, в палеозойскую эру, несколько групп почвенных бактерий внезапно обзавелись особым геном. Этот ген дал им сверхспособность: расщеплять хитин — прочный полимер, из которого состоят панцири насекомых и ракообразных. И начали они его с аппетитом поедать.

Чтобы это выяснить, ученые проделали титаническую работу: просеквенировали геномы тысяч организмов и выследили среди них ген хитиназы. Этот ген, к слову, есть и у большинства грибов. Дальше, используя сложный анализ, они выстроили генеалогическое древо всех обладателей этого гена, показывающее, кто от кого произошел. По сути, они восстановили семейную хронику бактерий.

Затем был применен хитрый трюк — метод молекулярных часов. Он позволяет, отслеживая накопленные мутации в генах, определить, когда та или иная ветвь бактерий унаследовала драгоценную хитиназу от своего общего предка.

И что же спровоцировало эту генетическую революцию? Огромный сдвиг в окружающем мире! Как раз в то время первые членистоногие — предки пауков, насекомых и многоножек — начали массово выползать из океана на сушу. Они размножались, оставляя после себя горы хитиновых «отходов». Представьте: почва, внезапно ставшая богатой этим новым ресурсом. Для бактерий, которые сумели мутировать и получить нужный ген, это был настоящий пир. Эволюция работает, как гениальный opportunist — используй то, что под ногами.

Таким образом, отслеживая судьбу одного гена, мы можем узнать не только об эволюции микробов, но и о ключевых моментах в истории животных. Это удивительная связь.

«Это подтверждает простую и красивую идею: микробные сообщества быстро перенимают гены, чтобы эксплуатировать любой новый ресурс, как только он появляется в природе, — комментирует профессор Грегори Фурнье. — И в принципе, наш подход можно использовать для датировки самых разных групп микроорганизмов».

А грандиозные планы только разворачиваются. Прошлый год ознаменовался стартом проекта Earth BioGenome, который ставит перед собой амбициозную цель: секвенировать геномы всех известных науке растений, животных и грибов — а это около 1,5 миллионов видов. На эту десятилетнюю «перепись жизни» планируют потратить 5 миллиардов долларов. Кто знает, какие еще эволюционные детективы мы разгадаем благодаря этому?