Ископаемые водоросли возрастом более 541 млн лет раскрывают современную родословную растений

Палеонтологи идентифицировали новый род и вид водорослей под названием Protocodium sinense, который предшествует происхождению наземных растений и современных животных и дает новое представление о ранней диверсификации царства растений.

Обнаруженная на раскопках в Китае окаменелость возрастом 541 миллион лет является первой и старейшей зеленой водорослью этой эпохи, сохранившейся в трех измерениях, что позволяет ученым исследовать ее внутреннюю структуру и идентифицировать новый образец с беспрецедентной точностью. Исследование опубликовано в BMC Biology, открывая окно в мир эволюционных головоломок, которые ученые только начинают разгадывать.

«Протокодиум принадлежит к известной линии зеленых водорослей и имеет удивительно современную архитектуру. Это показывает, что эти водоросли уже были хорошо диверсифицированы до конца эдиакарского периода, — делится соавтор Седрик Ария, аспирант кафедры экологии и эволюционной биологии факультета искусств и наук Университета Дакоты. — Его открытие затрагивает происхождение всего царство растений и дает знакомое название организмам, которые предшествовали кембрийскому взрыву более полумиллиарда лет назад, когда возникли первые в мире современные экосистемы «.

Недавно обнаруженные окаменелости протокодиума были найдены командой, возглавляемой профессором геологии Хун Хуа, и в том числе Шу Чаем, докторантом-исследователем, оба из Северо-Западного университета, Сиань, Китай. Это часть биоты Гаоцзяшань, название, данное значительной группе исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей в формации Дэнъин в южной провинции Шэньси. За последние 20 лет в этой геологической формации были обнаружены важные ископаемые виды, свидетельствующие о конце эдиакарского периода 541 миллион лет назад.

Организмы и их части, которые изначально не поглощают минералы — в отличие от раковин или костей — требуют исключительных условий для сохранения. В этом случае целые окаменелости и их мелкие клеточные детали были сохранены в трех измерениях благодаря замене исходного органического материала фосфатом. Этот способ сохранения позволил исследователям использовать различные методы электронной и рентгеновской микроскопии, чтобы практически разрезать ископаемое, с точностью раскрыть его внутреннюю структуру и в конечном итоге идентифицировать его как близкого родственника современной водоросли Codium, разновидности морских водорослей.

Окаменелости протокодиума представляют собой небольшие сферы шириной в полмиллиметра, похожие на крупные зерна пыльцы, покрытые множеством меньших куполов. Благодаря 3D-исследованию специалисты определили, что куполообразная поверхность является частью сложной одиночной клетки, которая содержит тонкие нити, называемые сифонами. Такая морфология типична для некоторых современных одноклеточных морских водорослей, которые содержат много ядер.

Открытие протокодиума потребовало осторожности при идентификации типичных сферических эдиакарских окаменелостей и может означать, что организмы, подобные Codium, на самом деле намного старше и широко распространены.

Знаменитые ископаемые эмбрионы Даушантуо, также из Китая и сохраненные в 3D, были в центре споров о глубоком происхождении определенных групп животных. Определенные стадии некоторых из этих животных эмбрионов внешне напоминают одноклеточный протокодиум, но 3D-нарезка показывает, как они состоят из множества клеток. С другой стороны, многочисленные двумерные круглые окаменелости неопределенного водорослевого или иного сродства также известны из эдиакарского и более ранних периодов, но менее подробно.

«Мы знаем, что ископаемым, похожим на морские водоросли, по меньшей мере один миллиард лет, — отмечает Чай, первый автор исследования. — Но до сих пор плоская, зернистая двумерная сохранность затрудняла распознавание не только общих морфологических структур».

Зеленые водоросли являются фотосинтезирующими организмами. Это означает, что они преобразуют свет и углекислый газ в сахара и кислород. Поэтому они, вероятно, были важной основой ранних экосистем Земли, и исследование предполагает, что зеленые водоросли уже существовали на мировом мелководье в качестве переработчиков углекислого газа и производителей кислорода до кембрийского взрыва.

Помимо своего меньшего размера, протокодиум выглядит удивительно идентичным современному кодиуму, виду зеленых водорослей, встречающихся во многих морях по всему миру. Некоторые виды этих морских водорослей, как известно, являются инвазивными — например, Codium fragile подвид tomentosoides, получивший название «пальцы мертвеца» за его внешний вид, и распространенный вместе с коммерчески выращиваемыми моллюсками. С эволюционной точки зрения, зеленые водоросли, такие как древний протокодиум и наземные растения, имеют общего предка, которому, как считалось, было от одного миллиарда до полутора миллиардов лет, но теперь, вероятно, старше — отнесение протокодиума, столь близкого к современной группе, отодвигает во времени историю всего царства растений.

«Очень показательно, что такой организм оставался практически неизменным на протяжении как минимум 540 миллионов лет. К эдиакарскому периоду эволюция привела его к стабильной адаптивной зоне — с тех пор там было комфортно и, более того, довольно успешно. Фактически, настолько, что в настоящее время Codium использует преимущества глобальной торговли, чтобы легко вытеснить другие виды водорослей «, — рассказывают исследователи.

Эксклюзивный перевод*

Фото: Шу Чай

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

PLOS ONE: кратковременное воздержание от алкоголя негативно влияет на кишечник

1 159 Группа американских исследователей из Национального института здоровья США выяснила, как краткосрочное воздержание от алкоголя …