2023 Avtor: Sophia Otis | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-21 01:53
Od časov Charlesa Darwina se raziskovalci zanimajo za rekonstrukcijo "Drevesa življenja" in za razumevanje razvoja živalskih in rastlinskih vrst v njihovi evolucijski zgodovini. Pri vretenčarjih so te raziskave prišle že precej daleč. Še vedno pa je veliko razprav o odnosih med živalskimi skupinami, ki so se pojavile zelo zgodaj v evolucijski zgodovini, verjetno v poznem predkambriju, pred približno 650 do 540 milijoni let.
Mednarodna raziskovalna skupina, ki jo vodi profesor geobiologije LMU München Gert Wörheide in kolegi iz Francije in Kanade, je zdaj uspela z visoko stopnjo zaupanja razložiti odnose med nekaterimi od teh zelo zgodnjih živalskih skupin. V najbolj obsežni študiji te vrste so raziskovalci pokazali, da so vse spužve izvirale iz edinstvenega prednika gobice, ki pa ni bil prednik vseh drugih živali. To pomeni, da tudi ljudje niso izhajali iz gobi podobnega organizma, kot so trdili nekateri znanstveniki. Poleg tega rezultati kažejo, da se je živčni sistem v zgodovini živali razvil le enkrat.
Najstarejše skupine živali (phyla) vključujejo Porifera (spužve), Placozoa, Cnidaria in Ctenophora (glavni žele). Gobice so izjemno preprosto zgrajene in nimajo organov. Plakozoji imajo tudi zelo preprosto strukturo. Imajo ravno telo v obliki diska in tudi brez organov. Glavni žele, ctenofores, so življenjske oblike, ki spominjajo na meduze. Prave meduze pa so del cnidarij, vrste, ki vključuje tudi korale in morske anemone. Natančni odnosi med temi zgodnjimi živalskimi skupinami so še vedno sporni, saj so različne raziskovalne skupine pogosto dosegle nasprotujoče si rezultate. Zlasti rezultati morfoloških študij, ki iščejo strukturne podobnosti med različnimi organizmi, so pogosto v nasprotju z rezultati molekularno bioloških študij. Slednji raziskujejo funkcije genov in sklepajo filogenetske odnose iz genskih zaporedij.
S ciljem razrešiti te polemike je skupina mednarodnih znanstvenikov pod vodstvom Hervéja Philippea (Université de Montréal, Kanada), Gerta Wörheidea (LMU München, Nemčija) in Michaela Manuela (Univerza v Parizu, Francija) izvedla najbolj celovito dosedanje študije in raziskali 128 genov iz skupno 55 vrst – vključno z devetimi poriferanci, osmimi cnidarji, tremi ctenoforji in eno samo znano vrsto plakozojev. Njihove analize so temeljile na relativno novem pristopu, imenovanem filogenomika, ki določa evolucijske odnose življenjskih oblik s primerjavo velikih podatkovnih nizov genskih zaporedij. Skupaj z biokemiki, evolucijskimi in računalniškimi biologi iz Nemčije, Francije in Kanade je ekipa analizirala več kot 30.000 položajev aminokislin. Z računalniškimi analizami so raziskovalci nato ocenili filogenetsko drevo, ki prikazuje, kako sorodne so preučevane živali.
Eden najpomembnejših rezultatov te študije je nov dokaz, da so vse vrste gobic potomci enega samega prednika. Po drugi strani pa Bilateria, ki vključuje črve, mehkužce, žuželke in vretenčarje, ni izvirala neposredno iz tega "gobastega" prednika. "Če bi imela žival prednikov gobi podobno organizacijo ali telo, kot so večkrat trdile nekatere prejšnje molekularne študije, bi bili vsi potomci takih gobi podobnih organizmov," pojasnjuje Wörheide. "Ta predlog je v preteklosti povzročil veliko pozornosti. Toda naši rezultati se očitno ne strinjajo z njim." Analize so tudi pokazale, da so ktenofori in hlevci najverjetneje v skupno skupino. "Ta skupina, "celenterati", je najbolj sorodna dvostrancem, " pojasnjuje Wörheide. "Naši rezultati po številnih polemikah podpirajo hipotezo, ki je bila oblikovana že leta 1848."
Preiskava ponuja tudi nov vpogled v razvoj posameznih organskih sistemov. "Tako koelenterati kot dvostranci že imajo živčne celice. Njihova zdaj potrjena tesna povezanost kaže tudi na to, da se je živčni sistem razvil le enkrat v zgodovini živali," navaja Wörheide. In vendar je druga nedavna in manj izčrpna študija o ne-bilaterijancih predlagala neortodoksno hipotezo, da so se česne želce že pred gobami razlikovale od vseh drugih vrst. "Ker želati že imajo živčne in mišične celice, bi to pomenilo, da so se te lastnosti v zgodovini živali večkrat razvile neodvisno ali da so se izgubile v spužvah in plakozojih," pojasnjuje raziskovalec LMU..
Ta nova študija, ki je primerjala bolj evolucijsko starodavne oblike življenja kot kdaj koli prej, predstavlja spodbuden okvir za prihodnje študije. "Naše rezultate je zdaj mogoče uporabiti za raziskovanje, kako so se nekatere ključne značilnosti razvile med živalmi," pravi Wörheide. Obstajajo dokazi, na primer, da je bil del genetskega orodja, odgovornega za izgradnjo živčnega sistema pri drugih živalih, že prisoten v spužvah. Podobno je očem podobne čutne organe mogoče zaznati že pri škatlastih meduzah. "Eden od ciljev prihodnjih študij bo zdaj ugotoviti, kako in kdaj se je genetski komplet orodij za živčni sistem, mišice in čutne organe razvil v zgodovini živali," zaključuje Wörheide.
Projekt je financiral Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) v okviru prednostnega programa 1174 "Filogenija globokih metazojev."
