Kredit:CC0 Public Domain
Ett internationellt team av forskare med ett centralt bidrag från forskare vid institutionen för biologisk fysik vid Eötvös Loránd University (ELTE) har reda ut djurs och svampars evolutionära ursprung.
Resultaten, publicerade i tidskriften Nature , demonstrera hur genomisk data och kraftfulla beräkningsmetoder gör det möjligt för forskare att svara på grundläggande frågor inom evolutionsbiologi som tidigare var otillgängliga.
Forskare har alltid varit nyfikna på djurens och svamparnas evolutionära historia:Dessa två grupper av komplexa flercelliga organismer är vid första anblicken helt olika, men i själva verket är de kusiner på Livets träd. Djur och svampar är medlemmar av samma utökade familj, som kallas en eukaryotisk supergrupp, och är mycket närmare släkt med varandra än båda är till växter. Att förstå hur sådana komplexa men ändå kontrasterande grupper utvecklades inom samma eukaryota supergrupp har varit utmanande på grund av avsaknaden av en detaljerad fossilhistorik från när de två grupperna skiljde sig åt.
"För att lösa denna evolutionära gåta var vi först tvungna att ta fram genomisk data från de encelliga grupperna som förgrenar sig mellan djur och svampar i livets träd", säger Iñaki Ruiz-Trillo, huvudforskare och professor i evolutionsbiologi vid Institutet för Evolutionär biologi i Barcelona och sista författare till artikeln.
Istället för att förlita sig på fossiler, rekonstruerade författarna utvecklingen av de två grupperna från den genetiska informationen som finns i genomen hos svampar och djur som lever idag. Genom att kombinera de genomiska data som producerats för dessa encelliga grupper tillsammans med genomiska data från flera arter av djur och svampar, rekonstruerade forskarna banan för genetiska förändringar som ledde till ursprunget till dessa två eukaryota grupper med hjälp av sofistikerade beräkningsmodeller för genetisk förändring.
"På en metodisk nivå finns det två faktorer som har en enorm inverkan inom området evolutionsbiologi. Den ena är att det för närvarande är mycket lättare att producera genomisk data för vilken organism som helst. Den andra är att våra datorer nuförtiden kan köra mycket mer komplexa evolutionära modeller för att analysera dessa data", kommenterade Gergely J Szöllősi, huvudforskare vid ERC GENECLOCKS forskargrupp och biträdande professor vid institutionen för biologisk fysik vid ELTE och medförfattare till artikeln.
Den globala bilden som framkom från analyserna är att de genomiska skillnader vi ser idag mellan moderna djur och svampar är ett resultat av gradvisa förändringar som började tidigt i evolutionen. Författarnas resultat tyder på att denna process startade omedelbart efter skillnaden mellan förfäderna till de två grupperna för över en miljard år sedan.
"Detta förvånade oss, eftersom vi förväntade oss att de flesta förändringar skulle ha skett specifikt i samband med ursprunget för djur och svampar. Det vi såg istället är motsatsen, de flesta förändringar i geninnehållet inträffade före ursprunget för de två grupperna", säger Eduard Ocaña -Pallarès, postdoktor vid ELTE-universitetet och första författare.
Enligt forskarna började härkomstlinjen som ledde till djur att ackumulera gener som senare skulle bli väsentliga för djurs flercelliga egenskaper. Däremot upplevde den härstamning som ledde till moderna svampar mer genetiska förluster och flyttade dess genetiska innehåll mot metaboliska funktioner. Denna förändring gjorde att svamparna kunde anpassa sig till och överleva i en förvirrande mängd olika miljöer.
"Att flytta från Barcelona till Ungern och gå med i ERC GENECLOCKS forskargruppen vid ELTE var det bästa beslutet jag någonsin kunde ha tagit ur ett professionellt perspektiv. Under min doktorsexamen i Barcelona genererade vi massor av genomisk data, men all denna data är meningslöst om du inte analyserar det med de rätta metoderna. Jag bestämde mig för att fortsätta denna forskning i gruppen Gergely eftersom jag var medveten om att de utvecklade banbrytande mjukvara för att rekonstruera förfäders geninnehåll. Detta beslut var avgörande för projektets framgång, " avslutade Eduard Ocaña-Pallarès, postdoktor vid institutionen för biologisk fysik vid ELTE.
"Det här arbetet är ett bra exempel på hur samarbete runt om i världen kan öka vetenskapen och leda till forskningsexpertis", tillägger Gergely J Szöllősi. + Utforska vidare
