Крихітні бунтарі. Істоти, що живуть у найсуворішому середовищі на Землі, кинули виклик еволюції

Люди — вид, що домінує на планеті та часто недооцінює крихітних істот, з якими ділить Землю. Однак мікроскопічні клітини водоростей не тільки еволюціонували, щоб процвітати в одній із найсуворіших екосистем на Землі, льодовиках, а й формують їх, пише IFLScience.

У новому дослідженні команда з Великої Британії та Канади простежила еволюцію пурпурних водоростей на сотні мільйонів років назад. Результати дослідження виявилися вельми несподіваними — вони кидають виклик ключовій ідеї про те, як загалом працює еволюція.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дослідники виявили, що крихітні розміри водоростей зовсім не є перешкодою, насправді вони мають величезний вплив на льодовики, на яких живуть. Зазначимо, що в умовах кліматичної кризи льодовики є однією з найбільш мінливих екосистем планети. Влітку через танення льоду на льодовиках утворюється рідка вода, а цвітіння пурпурних водоростей затемнює поверхню льоду, що лише прискорює його втрату.

Дивовижна адаптація до льодовиків вимагає, щоб мікроскопічні водорості, по суті, контролювали свій ріст і фотосинтез. Вчені дійшли висновку, що водорості насправді знаходять баланс між таненням льоду, температурою і впливом світла.

Під час дослідження вчені зрозуміли, як і коли вперше розвинулася адаптація водоростей до життя в екстремальному середовищі. Для цього команда секвенувала і проаналізувала дані геному льодовикових водоростей Ancylonema nordenskiöldii й виявила, що фіолетовий колір, який діє як сонцезахисний крем, був спричинений новими генами, що беруть участь у виробництві пігментів.

Відомо, що саме цей пігмент захищає клітини водоростей від пошкодження ультрафіолетом і видимим світлом. Також вони роблять водорості стійкими до низьких температур, висихання та інших особливостей льодовикового середовища. Автори дослідження вважають, що еволюція цього фіолетового пігменту, ймовірно, мала життєво важливе значення для деяких адаптацій льодовикових водоростей.

Таким чином, учені вважають, що їм вдалося пролити світло на еволюцію водоростей у цих найсуворіших умовах. Далі вони прагнули дізнатися, коли ця адаптація розвинулася в глибокій історії Землі.

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років і за цей час вона пережила безліч періодів холодного і теплого клімату. Протягом тисяч, а часом і мільйонів років, земний клімат поступово змінювався від льодовикового до міжльодовикового періоду.

Вважається, що одним із найхолодніших періодів був кріогенний — 720-635 мільйонів років тому, коли наша планета майже повністю була покрита снігом і льодом. Дослідники вважають, що кліматичні умови на планеті того часу, ймовірно, були порівнянні з тим, що сьогодні спостерігається на льодовиках. У результаті команда припустила, що саме цей період міг стати рушійною силою еволюції льодовикових водоростей.

Генетичні аналізи показали, що льодовикові водорості з'явилися близько 520-455 мільйонів років тому. Таким чином команда вважає, що еволюція водоростей зовсім не була викликана суворими умовами "Землі-сніжки". Автори дослідження вважають, що пізніший льодовиковий період, ймовірно, став рушійною силою льодовикової адаптації водоростей. Ба більше, вважається, що це льодовикове середовище, ймовірно, існувало на планеті постійно — аж до 60 мільйонів років тому.

Команда також виявила, що спільний предок льодовикових водоростей і наземних рослин еволюціонував приблизно в кріогенному періоді. Попередній аналіз показав, що стародавні водорості насправді були багатоклітинними, а потім втратили здатність створювати складні багатоклітинні форми. Тобто, по суті, вони пішли від зворотного: складні організми перетворилися на простіші, щоб зберегтися до наших днів.

Раніше Фокус писав про те, що Венесуела перша у світі втратила свої льодовики: вчені заявили, що це лише початок.