RAPORT

CELEBRYCI, POLITYCY I WŁADZE TVN WZIĘŁY SZCZEPIONKI MEDYKÓW

Zwierzętom na Ziemi dały początek… dajmy się zaskoczyć

Gąbki na pierwszy rzut oka wydają się bardzo „prymitywne” (fot. Wild Horizons/Universal Images Group/Getty Images)

„Na początku…” – ta fraza rozpoczyna Pierwszą Księgę Mojżesza i Ewangelię św. Jana. Gmach naszej kultury stoi zatem na niej mniej lub bardziej niewzruszenie. Początek intryguje nas, bo przeczuwamy, że w nim zakodowany jest też jakoś nieunikniony koniec spraw i rzeczy. Czasem początek „ginie w mrokach dziejów”, a nawet pradziejów. Choć Słońce wschodziło już wtedy i zachodziło, a Ziemia na której żyjemy nie była już „bezładem i pustkowiem”. Horyzont czasowy bywa tak odległy, że nie wiemy o nim nic, czego nie powiedzą nam naukowcy.

Obcy są wśród nas. Długo po innych gatunkach na Ziemię przybyły ośmiornice

Tlen – wbrew temu, co nam się wydaje - jest bardzo toksyczny. 2,5 miliarda lat temu pewne organizmy naprodukowały tlenu aż nadto. Każdy, kto nie...

zobacz więcej

Tak jest z początkami życia na Ziemi, i z początkami każdej wielkiej grupy organizmów, które się na niej pojawiają. Sinice sprzed 3,7 miliarda lat (żyjące w bułach stromatolitowych do dziś w wielu szelfach świata), pierwsze grzyby sprzed 2,4 mld lat (odkryty niedawno ślad w południowoafrykańskim bazalcie), glony jądrowe sprzed 2,1 mld lat (skamieniała Grypania spirali z kopalni żelaza w USA) itd. Wszystkie je rozpoznał w jakimś kamyku czy osadzie, dla nas zupełnie nieczytelnym, specjalista paleontolog czy bardziej mikropaleontolog.

Warto przy tym zwrócić uwagę, że w skamieniałości przetrwa to, co z jakiś przedziwnych względów może się odcisnąć lub skamienieć. Grzyb czy sinica, których komórki są otoczone ścianami komórkowymi (odpowiednio z chityny czy celulozy) mają szansę na przetrwanie i bycie odkrytymi miliardy lat później. Ameby – której pobyt na naszej planecie biolodzy molekularni na podstawie analizy porównawczej sekwencji DNA ustalili na ok. 2,7 mld lat – nikt dotąd w tak starych osadach nie znalazł. No ale co można znaleźć, gdy galaretowatą komóreczkę osłania cieniutka błona komórkowa? Zgoła nic.

Nie inaczej jest w przypadku pojawienia się na świecie wielokomórkowych zwierząt. Pytanie o ich początki zakłada, że jakoś w gąszczu śladów rozpoznamy cudzożywne, jądrowe, nieosłonięte żadnym pancerzem ani ścianą komórki połączone w funkcjonalne agregaty, gdzie różne komórki pełną odmienne funkcje dla dobra wspólnego. Tym jest bowiem z definicji wielokomórkowy organizm zwierzęcy. Horyzont czasowy, w którym będziemy się w tym przypadku poruszać, to pół miliarda lat. Życie bowiem przez trzy czwarte swojego ziemskiego istnienia było wyłącznie jednokomórkowe – tak przynajmniej zdają się świadczyć pozostawione przez nie ślady.

Mysz sprzed 3 mln i kijanka sprzed 30 mln lat były na pewno rude

Stwierdzenie, że coś jest barwne, wymaga trzech elementów. Po pierwsze – receptora zdolnego odebrać tego typu wrażenia i ewentualnie przekazać je...

zobacz więcej

Już rok temu uczeni z Australian National University, kierowani przez Jochena Brocksa wykazali, badając skały osadowe australijskiego interioru, że 650 mln lat temu glony zaczęły dominować w ekosystemie. Miały wtedy miejsce gigantyczne zlodowacenia (całą epokę nazwano Kriogenem), które – kilkukrotnie, na okres ok. 50 mln lat – zamieniały Ziemię dosłownie w kulę śniegową.

Wycofywanie się tak gigantycznych lodowców powodowało gwałtowną erozję i przedostawanie się do oceanu niebywałych ilości pierwiastków biogennych ze skał (fosforu, siarki etc). Powodowało to zakwity wód o mocy, o której nasze letnie perypetie nad Bałtykiem nie dają nawet cienia wyobrażenia. Dużo glonów to dużo jedzenia dla tych, którzy potrafiliby jeść glony – dla cudzożywnych i większych organizmów. Prosto powiedziawszy – większych zwierząt.

Komórkowa kulka może się rozrastać tylko do tego momentu, gdy powierzchnia (rosnąca z kwadratem promienia kuli) będzie nadal w stanie wykarmić objętość (rosnącą z sześcianem owego promienia). Dlatego komórki są względnie niewielkie i szansą na dalszy rozwój jest wyłącznie wielokomórkowość. Z prostego chemiczno-bakteryjnego ekosystemu, Ziemia dzięki powstaniu, a następnie stopnieniu „kuli śniegowej” pół miliarda lat temu wyprodukowała dość roślinnego pokarmu, by zostać domem dla wielokomórkowych zwierząt. Stała się zatem skomplikowanym wielopoziomowym ekosystemem.

Jak jednak wyglądało to pierwsze wielokomórkowe zwierzę, jest przedmiotem wielkiej ponad wiek trwającej naukowej debaty. Jedna drużyna to zwolennicy hipotezy, że u korzenia drzewa zwierząt wielokomórkowych są gąbki. Drużyna po przeciwnej stronie naukowego boiska twierdzi, że były to żebropławy. Spór jest zażarty i każdorazowo kolejny gol do jednej z bramek – kolejna publikacja obliczeń i analiz – ma być przesądzający, a jednak nie jest. Obie grupy stworzeń są z nami na Ziemi od ponad 500 mln lat i żyją bujnie do dziś, warto zatem się im przyjrzeć, zanim przejdziemy dalej.

Dzięki specjalnej kamerze możemy zobaczyć świat takim, jakim oglądają go ptaki

Jaka siła selekcjonuje wzrok ptasi czy ludzki? Ta sama co zwykle – dobór naturalny. W tym wypadku najważniejsze jest siedlisko. Dla naczelnych...

zobacz więcej

Gąbki na pierwszy rzut oka wydają się bardzo „prymitywne”. Są osiadłe. Mają budowę nieregularną, pozbawione są jakiejkolwiek symetrii. Co ciekawe i może świadczyć, że nie aż takie straszne z nich „prymitywy”, rozmnażają się z bardzo interesującą ruchliwą formą larwalną. Nie da się nazwać gąbek tkankowcami, choć ich ciało składa się wielu komórek o rozmaitej budowie i wyspecjalizowanych funkcjach oraz ich wytworów, np. igiełek wapiennych.

Tejże właśnie, porowatej, delikatnej a jednocześnie zdolnej do tarcia strukturze zawdzięczają gąbki podstawowe swe wykorzystanie przez człowieka – jako gąbek do mycia. Kto miał kiedyś taką prawdziwą gąbkę z ciepłych mórz, ten z odrazą weźmie w ręce wszelkie substytuty z tworzyw sztucznych. W zapisie kopalnym organizmy przypominające wyglądem zewnętrznym gąbki są znane już z okresu kriogeńskiego.

Galaretowate ciało żebropławów ma symetrię dwupromienistą, poruszają się – pływają – dzięki skoordynowanej pracy rzęsek. Takich, jak na swej powierzchni ma np. jednokomórkowy pantofelek znany ze szkoły. Są tkankowcami, jeśli chodzi o budowę, jednymi z najprymitywniejszych. Kiedyś – ze względu na wygląd zewnętrzny i podobieństwo do meduz – zaliczano żebropławy do jamochłonów. Sekwencja ich DNA jednak wyklucza takie przyporządkowanie. Wyglądają zatem na bardziej „rozwinięte” od gąbek. Organizmy do nich zewnętrznie podobne również pozostawiły – choć to zakrawa na cud – swe odciski już w Kriogenie.

Stosowanie obliczeń opartych o analizy sekwencji DNA w taksonomii i jako pomoc w paleontologii nazywamy filogenomiką. Polega ona w skrócie na porównywaniu ze sobą całych genomów konkretnych stworzeń w celu ustalenia, na ile są podobne. Im bardziej podobne na poziomie DNA, tym bardziej pokrewne – takie jest najprostsze, choć nie zawsze prawdziwe założenie.

Supermysz widzi w ciemnościach. Wystarczą zastrzyki z nanocząsteczkami

Jeśli damy sobie wbić igłę w oko, to już niebawem, podobnie jak laboratoryjne gryzonie, możemy być obdarzeni supermocą widzenia w ciemnościach,...

zobacz więcej

Wyobraźmy sobie bowiem, że jakiś organizm w trakcie swojej dynamicznej ewolucji był selekcjonowany przez dobór naturalny w kierunku bardzo ścisłego przystosowania się do jakiś warunków. W jego genomie pojawią się zatem, na drodze mutacji, które selekcja będzie faworyzować i utrwalać w DNA, sekwencje coraz mniej przypominające te, które spotkać można u jego bardzo bliskich krewnych żyjących w innym środowisku.

Gdy zaczniemy porównywać całe genomy, te sekwencje właśnie dadzą naszym maszynom liczącym podobieństwa filogenetyczne „wrażenie”, że taki bardzo przystosowany do środowiska stwór jest tak różny od wszystkich innych, że zostanie z automatu umieszczony u samego korzenia „drzewa życia”. W samej metodzie tkwi tu zatem poważne źródło błędu.

Takie postępowanie (porównywanie całych genomów i stosowanie algorytmów liczących podobieństwa) jest skuteczne w ustalaniu pokrewieństw absolutnej większości stworzeń. Okazuje się jednak, że żebropławy są wśród tych 5 proc., które się do tych algorytmów wpasowują źle, dając raczej błędne wyniki.


Naukowcy pod kierunkiem Antonisa Rokasa z Vanderbilt University (Nashville, USA) postanowili zostać ostatecznymi arbitrami tego przedziwnego meczu pomiędzy „gąbkowcami” i „żebropławowcami” (oraz kilku innych zasadniczych sporów we współczesnej filogenetyce – nauce o początkach istot żywych i ich pokrewieństwach). Swoimi wynikami – jak się wydaje ostatecznymi – podzielili się na łamach najnowszego numeru „Nature Ecology & Evolution”.

Chińczycy znowu przekraczają granice, czyli o małpie, której mózg ma się rozwijać jak ludzki

Uczeni z Chin od czasu uzyskania przez dr He Jiankui za pomocą techniki CRISPR-Cas9 bliźniaczek odpornych na AIDS i potencjalnie...

zobacz więcej

Uczeni z Vanderbilt University poddali analizie 17 kontrowersji z zakresu biologii ewolucyjnej świata zwierząt, roślin i grzybów. Kontrolą było 6 dobrze ugruntowanych w nauce pokrewieństw organizmów, gdy wiadomo z pewnością, który jest ewolucyjnie wcześniejszy. Wykorzystali do swych badań jedynie te geny, które są powszechnie obecne u wszystkich organizmów. W przypadku każdego z takich genów u żebropława czy gąbki patrzono niezależnie, jak bardzo jest podobny do tysięcy swych odpowiedników u innych organizmów.

Założono, że organizm, który poprzedza inne ewolucyjnie, będzie bardziej genetycznie podobny do większej liczby swych potencjalnych następców – powstał bowiem i zaczął różnicować się i zmieniać przed nimi. Istotna jest zatem dystrybucja badanego podobieństwa w konkretnej analizowanej grupie – np. zwierząt wielokomórkowych – a nie tylko jego moc.

Takie liczone dla każdego z genów z osobna podobieństwo sekwencji DNA dawało każdorazowo tzw. sygnał filogenetyczny. Dopiero ta jednostka, wymyślona przez badaczy z Tennessee, pozwoliła sumarycznie porównać podobieństwo licznych genów gąbki vs. ich odpowiedniki u tysięcy innych organizmów i to samo uczynić dla tych samych genów obecnych u żebropławów. Sygnał filogenetyczny tych ostatnich był silniejszy.

Żebropławy są zatem wcześniejsze od gąbek. Choć nie wyglądają, ale jak się osiądzie, a gąbki osiadły, to się redukuje i upraszcza wiele struktur i zaczyna się „prymitywnie” wyglądać. Podobnie stało się np. z osłonicami. Gdyby nie ich larwa, nigdy nie domyślilibyśmy się, że to nasi całkiem bliscy krewniacy, bo jesteśmy my, ludzie, tak jak i one strunowcami. Osłonice zaś wyglądają z wierzchu podobnie, jak gąbki. W poszukiwaniu początków trzeba zatem spojrzeć głębiej, niż z wierzchu (i bardzo ostrożnie dobrać i kontrolować zastosowaną metodę).

źródło:
Zobacz więcej