Как животные перешли от отдельных клеток к 30 различным вариантам строения тела

И между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм.

Так писал Чарльз Дарвин в своём труде “О происхождении видов“. Происхождение и эволюция животных – один из наиболее интересных вопросов современной биологии. Мы знаем, что всё чудесное разнообразие животных, существующих сегодня, возникло из их одноклеточных предков. И мы знаем, что этот переход, вероятно, был связан с окружающей средой планеты и взаимодействием с нею организмов, а также изменений в их генетическом материале (геноме).

Но мы не знаем, быстро ли после появления первых форм жизни появилось разнообразие животных форм, “бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм”, как писал Дарвин, или же оно возникло на поздних этапах эволюции. Команда специалистов по эволюционной биологии из Британии и США попыталась исследовать этот вопрос в самой прекрасной и чудесной работе, опубликованной в научном журнале PNAS.

Авторы проанализировали строение разнообразных животных при помощи сложных статистических методов. Результаты исследования показали, что большая часть групп животных достигла пика анатомического разнообразия на очень ранних этапах, но в некоторых случаях разнообразие продолжало увеличиваться и позднее. Они также обнаружили наиболее вероятные причины этих закономерностей разнообразия.

Животные демонстрируют разнообразную анатомию, с богатым разнообразием форм. К примеру, у насекомых есть голова и шесть ног, а у актиний нет. Комбинация таких особенностей называется “общим строением”, которое часто используется для группировки животных по категориям, называющимся филумы, или типы. Среди современных филумов можно назвать членистоногих (пауки, многоножки, ракообразные, насекомые и др.), хордовых (позвоночные и некоторые беспозвоночные), моллюсков (улитки, восьминогие, и др.) и кольчатых червей (земляные черви, пиявки, и т.д.).

Сегодня существует более 30 животных филумов, некоторые из которых отличаются большим разнообразием форм, чем другие. К примеру, к хордовым относятся такие различные животные, как рыбы и обезьяны, а нематоды отличаются друг от друга не так сильно, и выглядят примерно одинаково.


Животные, сгруппированные по разнообразию [кликабельно]

Исследователи хотели разобраться в том, как это разнообразие внутри групп и между группами появилось в ходе эволюции. Они собирали анатомические данные по 2000 анатомическим особенностям 210 групп животных, изучая по множеству групп внутри каждого филума. Затем они проанализировали анатомическую схожесть при помощи передовых статистических методов. У них получилась карта, в которой каждая группа обозначена точкой, а расстояние между группами пропорционально анатомической схожести.

Их результаты показывают, что группы в рамках одного филума аккуратно группируются на полученной карте, как и ожидалось ввиду их общего строения. К примеру, на карте пауки ближе к насекомым и другим членистоногим, а рыбы ближе к млекопитающим и другим хордовым. Размер области, занятой членами филума, показывает его анатомическое разнообразие. Позвоночные и членистоногие занимают больше всего места.

Продолжающаяся эволюция

Интересно, что большинство филумов достигло их уровня разнообразия вскоре после происхождения животных, за исключением четырёх, продолжавших своё расширение. Это членистоногие, хордовые, моллюски и кольчатые черви – некоторые члены этих типов мигрировали из воды на сушу в процессе эволюции. Переход на наземное существование поставил перед ними новые препятствия, что привело к появлению в результате эволюции новых частей тела.

Оплатите подписку, и реклама отключится

Более того, существующие филумы сильно отличаются друг от друга и демонстрируют большие незаполненные области на карте между ними. Но если добавить на карту ископаемых из исчезнувших групп, то промежутки между филумами уменьшаются. Это говорит о том, что ранние животные не так сильно отличались друг от друга, как сегодня. Ранние этапы эволюции испытывали различные анатомические возможности, однако вымирание животных, обладавших определённым общим строением, преувеличивает их различия.

Наконец, исследователи попытались найти связи между разнообразием животных и другими биологическими особенностями. Они обнаружили, что чем сильнее разнообразие в рамках филума, тем больше в нём типов клеток, размер тела и количество видов.

Также существует корреляция с размером генома, однако, не с количеством кодирующих белки генов. Мы знаем, что некоторые части генома занимаются не производством белков, а регуляцией того, где и когда должны работать различные белки. Авторы работы утверждают, что если уровень разнообразия коррелирует с размером генома филума, но не с количеством генов, то это означает, что регулирование генов играет более важную роль в разнообразии животных, чем появление новых генов.

Это исследование дало новую картину происхождения животных, в которой большая часть филумов исследовали своё анатомическое разнообразие на разных этапах, но выход из воды на сушу заставил новые филумы исследовать новые области на карте разнообразия. Изначально животные были более однородными, а современные различия являются следствием вымирания некоторых промежуточных групп.

Все эти различия сильно коррелируют с эволюцией регулирования генов. Понадобится больше анатомических данных, ископаемых и исследований регуляции генов, чтобы развить наше понимание бесконечного числа самых прекрасных и самых изумительных форм животных.

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

994 просмотров всего, 7 просмотров сегодня

Ещё записи на эту тему

Неожиданная роль сыра в эволюции человека Твёрдая белая масса, найденная в разбитом кувшине в гробнице Древнего Египта, оказалась старейшим образцом твёрдого сыра. Он, вероятно, был сделан по большей части из овечьего или козьего молок...
У слонов есть секретное оружие против рака У крупнейших животных и риск появления опухолей должен быть выше, но на деле этого нет В 2012 году Винсент Линч внезапно решил исследовать геном африканского слона, чтобы узнать, есть ли в нём ...
Учёные, наконец, взломали абсурдно сложный геном пшеницы... Их попытки серьёзно упростят селекцию новых вариантов наиболее важной зерновой культуры мира Учёные расшифровали геном риса в 2002-м. Они закончили работать с геномом сои в 2008. Они разметили ге...
Технология CRISPR замедлила развитие мускульной дистрофии у собак. На очереди – люди?... Порядка десяти лет назад британские ветеринары обнаружили несчастливое семейство кинг-чарльз-спаниелей, у щенков мужского пола которых развивался загадочный набор болезней до того, как им исполнит...