Древен леден катаклизъм е оставил своя отпечатък върху бактериалната ДНК

Накратко: Изследвания върху генома на бактериите Prochlorococcus показват, че глобалният леден катаклизъм „Снежна Земя“ преди около 680 милиона години е предизвикал критично свиване на техните популации. Този период на екстремен студ е оставил трайна следа в ДНК на микроорганизмите под формата на натрупани вредни мутации и загуба на стотици гени.

По време на Криогенския период (720-635 млн.г. назад) планетата е била напълно, или почти напълно покрита с лед.

Следи от глобална катастрофа отпреди около 680 милиона години, известна като “Снежната Земя” (през периода Криоген), са открити в ДНК на живите бактерии в океаните.
“Техните геноми показват, че почти са измрели по това време”, казва Хайвей Луо от Китайския университет в Хонг Конг.

Днес малките фотосинтетични бактерии, наречени Prochlorococcus, са изключително много в повърхностните води на океаните. Литър морска вода може да съдържа повече от 100 милиона от тези цианобактерии.
Когато Луо и колегите му изучават техните геноми, те установяват, че в даден момент от далечното минало най-често срещаните видове на Prochlorococcus са придобили множество вредни мутации и са загубили стотици гени.
Това показва, че те са преминали през така нареченото гърло на популационната бутилка. Когато популацията се свие до малък брой, естественият подбор е много по-слаб и могат да се натрупват вредни мутации.

Изследователите публикуваха тези открития още през 2017 г., но останаха озадачени какво е причинило това затруднение сред тогавашните бактерии. Предците на Prochlorococcus са еволюирали преди около 2 милиарда години и отдавна са много широко разпространени.
Така че само глобална катастрофа би могла да обясни тогавашното им свиване.

Луо и колегите му сега са установили, че това “гърло на бутилката” е настъпило преди около 680 милиона години. Те направиха това с помощта на молекулярен часовник, който се основава на идеята, че средно геномите мутират с постоянна скорост. Екипът изчисли, че процентът се основава отчасти на възрастта на вкаменелостите, чийто външен вид предполага, че те са предци на бактерии като Prochlorococcus.
Това означава, че гърлото на популационната бутилка се е случило по време на супер ледников период (или поредица от няколко такива), когато планетата е станала толкова студена, че дори моретата около екватора са замръзнали, откъдето идва и термина за периода – “Snowball Earth” или Снежната Земя (bioRxiv, doi.org/fvcd).

“Това би било катастрофа за Prochlorococcus и много добре обяснява генетичните доказателства“, казва Луо.
Някои други цианобактерии процъфтяват дори в полярни води, но съвременните Prochlorococcus предпочитат тропиците и обикновено не виреят, когато температурата е под +10°C, казва още той. И все пак по време на “Снежната Земя” малцина от тях биха успели да се адаптират към студа и да се придържат към убежища като солената вода в морския лед.

Луо смята, че някои от генетичните промени, настъпили по това време, са свързани с адаптацията към студа. Например протеините в клетъчната мембрана, които пренасят вещества като азотни съединения, функционират слабо на студа и няколко гена за такива протеини са загубени.
Вместо това бактериите може да са получили тогава необходимия им азот от амоняк, който може да се дифузира в клетки без помощта на транспортиращ протеин. Необходимите за това гени са били запазени.

„Мисля, че тези тълкувания са разумни“, казва Грегъри Фурние от Масачузетския технологичен институт, който изучава как геномите се променят в геоложки времеви мащаби. Но калибрирането на молекулярния часовник с фосилни доказателства включва много предположения, уточнява той.
Пол Хофман от Харвардския университет, който откри ключови доказателства в подкрепа на хипотезата за “Снежната Земя”, също посочва несигурността в датирането.
“Но Криогенският период би оставил следа в геномите на всички организми, които са оцелели през този период”, казва той. „Всички живи таксони произлизат от оцелелите тогава.“

Източник: New Scientist Magazine
Превод: Радослав Тодоров

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.