Рід з піною

І люди, і рослини, і бактерії походять від одного загального предка. Можливо, він був схожий на піну, а жив у поверхні океану або на глибині у геотермальних джерел. Такими є результати масштабної перевірки теорії Чарльза Дарвіна, проведеної за допомогою комп`ютерного моделювання.

Понад 150 років тому Чарльз Дарвін запропонував свою теорію еволюції, зв`язавши таким чином будь-які живі організми - від найпростіших до найскладніших - в одну «сімейну лінію», припустивши їх спадкову генетичну спільність. Це означає, що кожен черв`як, кожна сонечко, кожна кішка і кожна людина містять загальний генетичний матеріал, успадкований від загального найпростішого предка. Йшли роки, теорія еволюції модифікувалася, пошуками її підтверджень займалися палеонтологи і біологи, генетики і хіміки, проте формального «тесту» на генетичну спільність проведено не було.

Вчені з Університету Брандейса (Массачусетс, США) вирішили заповнити цю прогалину. Їх «перевірочну роботу» публікує Nature.

Результати дослідження, звичайно, підтверджують правоту Дарвіна.

У 1859 році в праці «Походження видів» він припустив, що «будь-які живі істоти, які коли-небудь жили на Землі, походять від однієї і тієї ж початкової форми». За останні сто років якісні свідоцтва правоти теорії росли в числі як сніжний ком. У вигляді копалин були знайдені несподівані перехідні форми життя, які найкраще ілюструють зв`язок різних «поколінь» живих організмів. Дослідження на молекулярному рівні дозволили показати помітне схожість ряду організмів на фундаментальному біологічному рівні.

Однак фахівці з еволюційної біології досі сперечаються, як правильно описувати «родинні» зв`язки між живими організмами: чи повинно це бути єдине древо або кілька пов`язаних древ - «павутина життя». Недавні дослідження показали, що стародавні форми життя не тільки розвивалися «вертикально», а й зазнавали помітний горизонтальний перенос генів, який відбувається і зараз у одноклітинних організмів. В цьому випадку ранні еволюційні зв`язку все-таки були більше схожі на павутину - тоді і життя розвивалася незалежно з декількох точок.

Однак автор нового дослідження біохімік Дуглас Теобальд вважає, що навіть така модель початкового розвитку не скасовує деревовидної структури еволюції.

«Давайте погодимося, що життя незалежно зародилася багато разів: цього не відкидає і еволюційна теорія. Але тоді природний відбір неминуче призведе до точки «шийки пляшки», через яке проб`ються тільки представники найперспективнішою форми, нащадків якої ми і бачимо зараз. З іншого боку, спочатку роздільні популяції могли зливатися допомогою того ж горизонтального обміну генами. У будь-якому випадку всі живі організми на Землі все-таки генетично пов`язані », - вважає він.

Для перевірки своїх гіпотез вчений використовував складні розрахунки в рамках методів Байесови статистики. Розроблена модель показала, що правило загального походження видів працює незалежно від явищ горизонтального переносу генів або множинного зародження життя.

За статистикою, вірогідність існування «загального предка» в мільйони разів вище, ніж будь-яка з теорій незалежної еволюції живих форм від різних «прабатьків».

«Помітні досягнення біології останнього десятиліття дозволяють нам зараз перевіряти теорію Дарвіна на зовсім іншому рівні. Комп`ютерні потужності ростуть набагато швидше, ніж відбувається еволюційне накопичення генетичного матеріалу », - додав Теобальд.

Проводилися раніше роботи по встановленню загального походження розглядали більш вузькі популяції (наприклад, тільки серед хребетних). Робота Теобальда - перший повномасштабне дослідження, що вивчила феномен існування єдиного предка у всіх трьох основних таксонів живих організмів: еукаріотів (організмів, ДНК яких знаходиться в оформленому клітинному ядрі), бактерій і архей (двох форм доядерних організмів). Предметом його вивчення стали 23 універсальних білка, необхідних для життя і знайдених у всіх відомих організмах. Було вибрано по чотири представники від кожного з трьох таксонів.

Таким чином, пошук генетичної схожості вівся у архей, які виробляють метан в кишечнику корів і людей, фруктових мух, круглих черв`яків, дріжджових грибків, бактерій E. coli і туберкульозної палички.

На цих прикладах вдалося показати, що припущення Дарвіна про походження всіх живих істот від однієї давньої форми вірно. А як виглядав цей загальний предок, де він жив? На це питання поки не можна відповісти. «Мені здається, це було щось на зразок пінки, що жила біля поверхні океану або на глибині, у геотермальних джерел. І на молекулярному рівні цей загальний предок був влаштований не менше складно і красиво, ніж сучасні форми життя », - вважає Теобальд.

https://gazeta.ru