Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Żywa skamieniałość z Pangei. Mikroorganizm zatrzymał ewolucję na miliony lat

Recommended Posts

Odkrycie mikroorganizmu, który zatrzymał swoją ewolucję na miliony lat może mieć olbrzymie znaczenie dla biotechnologii oraz samego rozumienia ewolucji mikroorganizmów. Musimy być bardzo ostrożni, gdy robimy założenia odnośnie tempa ewolucji i interpretujemy drzewo życia. Możliwe, że niektóre organizmy mogą wejść w okres ewolucyjnego sprintu, a inne niemal zatrzymują ewolucję, mówi Eric Becraft, główny autor badań z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences i University of Northern Alabama.

Mikroorganizm ten to Candidatus Desulforudis audaxviator, odkryty w 2008 roku przez zespół Tullia Onstotta, który również brał udział w obecnych badaniach. Został znaleziony w południowoafrykańskiej kopalni złota, niemal 3 kilometry pod powierzchnią Ziemi. Czerpie on energię z reakcji chemicznych wywoływanych przez naturalny rozpad pierwiastków promieniotwórczych. Żyje w wypełnionych wodą zagłębieniach w skałach w ekosystemie niezależnym od światła słonecznego czy innych organizmów.

Jako, że ma on unikatową biologię i jest całkowicie izolowany, naukowcy chcieli prześledzić jego ewolucję. Przeszukali inne głęboko położone miejsca i znaleźli Candidatus Desulforudis audaxviator w innych kopalniach w RPA oraz w Kalifornii i na Syberii. Jako, że każde z tych środowisk jest inne pod względem chemicznym, dało im to szansę, by sprawdzić, jak różnice środowiskowe wpłynęły na ewolucję mikroorganizmu.

Postrzegaliśmy te mikroorganizmy jak mieszkańców izolowanych wysp, jak np. zięby, które Darwin badał na Galapagos, mówi Ramunas Stepanauskas z Bigelow Laboratory. Uczeni przeanalizowali genomy 126 mikroorganizmów w trzech kontynentów i stwierdzili, że są one... niemal identyczne. To było szokujące. Były takie same. To nas zaskoczyło, stwierdził Stepanaukas.

Przeprowadzono więc dodatkowe badania, które wykazały, że mikroorganizmy te nie są w stanie przebywać dużych odległości, nie mogą przetrwać na powierzchni, ani przeżyć w obecności tlenu. Upewnili się też, że nie doszło do zanieczyszczenia próbek.
W tej chwili najlepsze wyjaśnienie jest takie, że mikroorganizmy nie zmieniły się zbytnio od czasu, gdy przez 175 milionami lat doszło do rozpadu superkontynentu Pangea. To żywe skamieliny z tamtego okresu. To brzmi niesamowicie i jest sprzeczne ze współczesnym rozumieniem ewolucji mikroorganizmów, dodaje Stepanauskas.

Naukowcy spekulują, że zatrzymanie ewolucji u tego gatunku to wynik silnych mechanizmów obronnych przeciwko mutacjom. Jeśli mają racje, możemy mieć do czynienia z bardzo rzadkim mechanizmem, na którym może skorzystać biotechnologia. Nauka ta szeroko wykorzystuje bowiem pochodzącą od mikroorganizmów polimerazę DNA. To enzym katalizujący syntezę DNA w czasie replikacji lub naprawy. Szczególnie wartościowe są te enzymy, które są w stanie dokonać katalizy tworząc kopie o jak najmniejszej liczbie różnic z oryginałem. Istnieje wysokie zapotrzebowanie na polimerazę DNA, która nie popełnia zbyt wiele błędów. Takie enzymy są potrzebne do sekwencjonowania DNA, terapii genowej czy tworzenia testów diagnostycznych, wyjaśnia Stepanauskas.

Poza zastosowaniami czysto praktycznymi, odkrycie zatrzymanej ewolucji to dowód, że różne gałęzie mikroorganizmów na drzewie życia mogą znacząco różnić się tempem ewolucji od czasu, gdy miały ostatniego wspólnego przodka. Zrozumienie tego jest niezbędne do zrozumienia historii życia na Ziemi, dodaje Becraft.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Ciekawe badania. Wygląda, że wysterylizowanie planety jest praktycznie niemożliwe z wyjątkiem życia na powierzchni. Teoria ewolucji i hipotezy odnośnie abiogenezy to jedne z najciekawszych osiągnięć naukowych. Te drugie jednak trzeba dopracować i z powodzeniem przetestować eksperymentalnie, ale częściowe wyniki i obserwacje są obiecujące.

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Czaszka z Harbin, znaleziona w rzece Songhua w Chinach, należy do nieznanego dotychczas gatunku człowieka, twierdzi profesor Qiag Ji z Hebei GEO University. Wiek czaszki określono na co najmniej 146 000 lat. Odkrywcy nazwali nowy gatunek Homo longi. Mówią też o nim Dragon Man od Smoczej Rzeki (Long Jiang) w prowincji Heilongjiang.
      Czaszka zachowała się niemal w całości. Chris Stringer z brytyjskiego Muzeum Historii Naturalnej, który również ją badał mówi, że to znaczący element układanki dotyczącej ewolucji człowieka, skamieniałość, która przez wiele lat będzie zdradzała swoje tajemnice. To jedna z najlepiej zachowanych skamieniałości człowieka.
      Czaszka, znana jako czaszka z Harbin, została znaleziona prawdopodobnie w 1933 roku podczas budowy mostu przez rzekę Songhua w mieście Harbin. W 2018 roku została podarowana Hebei GEO University.Teraz dokonano ponownych badań. Ich autorzy nie poprzestali na porównywaniu kształtów i rozmiarów poszczególnych elementów. Wykorzystali analizę filogenetyczną, by sprawdzić, jak jest ona umiejscowiona w ewolucji człowieka. Analiza wykazała, że H. sapiens, H. neanderthalensis oraz grupa, do której należał Dragon Man, miały wspólnego przodka. Badania wskazują też, że Dragon Man był bliżej spokrewniony z H. sapiens niż z neandertalczykiem.
      Jak mówi Stringer, rozmiary mózgoczaszki mieszczą się w przedziale mózgoczaszek neandertalczyków i naszego gatunku, a są większe od mózgoczaszek H. naledi, H. erectus, a nawet niektórych H. heidelbergensis. Kilka innych cech bardziej przypomina H. sapiens. Dlatego też Stringer uważa, że Homo longi i niektóre inne skamieniałości ze środkowego plejstocenu, które znaleziono na trenie Chin, stanowią trzecią – obok H. sapiens i H. neanderthalensis – główną linię rozwojową człowieka na terenie Azji Wschodniej. Myślę, że to osobny gatunek, chociaż klasyfikowałbym go, wraz ze szczątkami z Dali, jako Homo daliensis.
      Chińscy badacze mają jednak inne zdanie. Bazując na porównaniach morfologicznych i analizach filogenetycznych, uważamy, że czaszki z Dali i Hualongdong należą do H. daliensis. Natomiast czaszka z Harbin wykazuje cechy wyraźnie różne od czaszek z Dali i Hualongdon. Uważamy, że należy ją uznać za należącą do nowego gatunku. Biorąc pod uwagę podobieństwa pomiędzy czaszką z Harbin a żuchwą z Xiahe, stwierdzamy, że należą one do nowego gatunku, Homo longi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Analiza szczątków 36 ofiar dżumy dymieniczej z masowego XVI-wiecznego grobu na terenie Niemiec dostarczyła pierwszych dowodów na to, że proce ewolucyjny napędzany tą chorobą mógł doprowadzić do pojawienia się odporności na nią u przyszłych pokoleń. Odkryliśmy, że markery nieswoistego układu odpornościowego u współczesnych mieszkańców miasta występują częściej, niż u ofiar dżumy. To zaś wskazuje, że mogły się one pojawić w odpowiedzi na jej epidemię, mówi profesor Paul Norman z University of Colorado.
      Naukowcy z Kolorado i Instytutu im. Maxa Plancka zebrali DNA ofiar dżumy z miasta Ellwangen. Do powtarzających się epidemii dochodziło tam w XVI i XVII wieku. Materiał porównawczy stanowiło DNA 50 współczesnych mieszkańców miasta. W DNA zbadano rozkład częstotliwości szerokiego zakresu genów odpowiedzialnych za pracę układu odpornościowego.
      Badania wykazały, że u obecnych mieszkańców miasta patogen – i najprawdopodobniej była to powodująca dżumę bakteria Yersinia pestis – doprowadził do zmian w dystrybucji odmian genów dwóch receptorów rozpoznających wzorce oraz w czterech ludzkich antygenach leukocytarnych (HLA). Wspomniane receptory i antygeny są odpowiedzialne za zainicjowanie i odpowiedź na infekcję. Uważamy, że zmiany te to skutek wystawienia populacji na kontakt z Y. pestis w XVI wieku, mówi Norman.
      To pierwszy dowód na istnienie procesu ewolucyjnego, napędzanego przez Y. pestis, który mógł prowadzić do kształtowania się pewnych genów układu odpornościowego wśród ludności Ellwangen, a prawdopodobnie w całej Europie.
      Z wcześniejszych badań wiemy, że dżuma nęka ludzkość od około 5000 lat. Możemy więc przypuszczać, że wspomniane geny odporności mogły zostać wstępnie wyselekcjonowane już bardzo dawno temu, ale ostatnio, podczas nowożytnych epidemii, dokonała się ich szybka ostateczna selekcja. Mimo, że śmiertelność nieleczonej dżumy jest bardzo wysoka, jest prawdopodobne, iż poszczególne osoby są odporne, inne zaś bardziej podatne, na poważne zachorowanie z powodu naturalnego polimorfizmu układu odpornościowego. Każda zmiana rozkładu częstotliwości występowania odmian genów, do której dochodzi w czasie epidemii, może być dowodem na adaptację, który możemy wykryć u współczesnych ludzi, piszą autorzy badań.
      Sądzę, że nasze badania pokazują, iż możemy badać te same rodziny genów podczas współczesnych epidemii. Wiemy bowiem, że geny te są zaangażowane w odpowiedź immunologiczną organizmu, stwierdza Norman. Badania pokazały też, że – niezależnie od tego, jak śmiercionośna jest choroba – zawsze ktoś ją przetrwa. To rzuca światło na naszą ewolucję. Zawsze będą ludzie, którzy mają jakiś stopień odporności. Oni nie chorują ciężko, nie umierają i populacja się odradza, dodaje Norman.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu we współpracy ze specjalistami z Uniwersytetu w Cambridge i Czeskiego Uniwersytetu Rolniczego w Pradze postanowili przyjrzeć się zmianom na znakach drogowych z całego świata dotyczących ostrzeżeń przed kolizjami ze zwierzętami.
      Pierwotnie znaki drogowe służyły ostrzeganiu kierowców, motocyklistów i rowerzystów przed ryzykiem kolizji ze zwierzętami. - Interakcje między ludźmi i zwierzętami przybiera wiele form i niestety jedną z najbardziej szkodliwych, zarówno dla ludzi, jak i dla dzikich zwierząt, są zderzenia zwierząt z pojazdami drogowymi. Skutkuje to poważnymi kosztami ekologicznymi i finansowymi, a przede wszystkim zagrożeniem dla zdrowia i życia użytkowników dróg – podkreśla prof. Piotr Tryjanowski. Coraz częściej znaki drogowe służą jednak ochronie zwierząt, np. informują o migracjach płazów, np. żab. Dla kierowcy nie stanowią one zagrożenia. Najprawdopodobniej świadczy to o zmianie naszego stosunku wobec zwierząt – sugeruje poznański badacz. W wyniku przeprowadzonych analiz zaobserwowano, że na świecie coraz więcej gatunków zwierząt jest prezentowanych na znakach drogowych.
      Można wręcz powiedzieć, że podlegają one ewolucji – zauważa prof. Piotr Tryjanowski z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, pierwszy autor pracy właśnie opublikowanej na łamach czasopisma Global Ecology and Conservation.
      Znaki drogowe pojawiły się w przestrzeni publicznej wraz z początkiem motoryzacji. Dość szybko też państwa podjęły decyzję, aby zharmonizować oznakowanie, tak aby było ono zrozumiałe również dla kierowców, motocyklistów czy rowerzystów przyjeżdżających z innych państw. Już w 1931 r. w Genewie została przyjęta Konwencja o ujednoliceniu sygnałów drogowych. W związku z rozwojem motoryzacji następował wzrost różnych ostrzeżeń, form organizacji ruchu, przepisów adresowanych do wyspecjalizowanych grup użytkowników dróg. W konsekwencji zaistniała potrzeba ponownego uporządkowania oznakowania i służyła temu Konwencja wiedeńska o znakach i sygnałach drogowych z 1968 r.
      Konwencja wiedeńska wyróżnia zasadniczo dwa typy znaków ostrzegawczych o zwierzętach: gospodarskich i dzikich. Polskie przepisy są tu dokładnym odwzorowaniem konwencji: krowa symbolizuje wszelkie zwierzęta gospodarskie, jeleń dzikie – podkreśla dr Michał Beim z Uniwersytetu Przyrodniczego. Konwencja zostawia niejako furtkę na dodatkowe znaki. I coraz więcej państw z tego korzysta. Niemcy po długiej debacie publicznej dopuściły znak ostrzegający przed płazami, które symbolizuje żaba. Identyczne znaki są na Białorusi. Czeskie prawo natomiast wprowadziło system otwarty i na znakach drogowych można znaleźć m.in. koty, gęsi, węże – zauważa dr Beim omawiając sytuację w sąsiednich krajach. Największą ciekawostką są znaki dynamicznej treści w Słowenii wyświetlające ostrzeżenie przed niedźwiedziami na podstawie ich pozycji podawanej przez nadajniki GPS w obrożach.
      Autorzy zauważają, że również w Polsce coraz częściej pojawiają się postulaty dotyczące nowych znaków drogowych. Na razie prawo dopuszcza jedynie tabliczkę pod znakiem „inne niebezpieczeństwo”. I na polskich drogach można znaleźć opisy na niej „jeże”, „płazy” itd. Nim polscy ustawodawcy zdecydują się wprowadzić nowe znaki drogowe, będą musieli odpowiedzieć sobie na pytanie o liczbę znaków drogowych. Zbyt duża liczba znaków może utrudniać ich zrozumienie, a w konsekwencji może nie przynieść oczekiwanych rezultatów.
      W przyszłości problem kolizji z dużymi dzikimi zwierzętami może zostać rozwiązany podobnie, jak problem kolizji z ludźmi. Odpowiednie urządzenia i algorytmy rozpoznawania obrazów powinny poradzić sobie z zauważeniem na drodze jelenia, wilka czy niedźwiedzia i rozpocząć hamowanie. Problemem będzie jednak dla nich zauważenie małych zwierząt. I tutaj z pomocą mogą przyjść znaki. Samochód przejeżdżający przez okolice, w której np. migrują żaby, może pobrać odpowiednie dane ze znaku i przez jakiś czas szczególnie „przyglądać się” drodze w poszukiwaniu tych zwierząt.
      Więcej szczegółów na temat badań znajdziemy w artykule On the origin of species on road warning signs: A global perspective

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po porównaniu masy mózgów i ciał 1400 żyjących i wymarłych gatunków ssaków naukowcy doszli do wniosku, że mózgi ssaków nie powiększały się liniowo. Grupa 22 naukowców, w tym biologów, antropologów i statystyków ewolucyjnych, wykorzystała w swoich badaniach m.in. skamieniałości 107 ssaków, w tym najstarszej małpy Europy czy prehistorycznych waleni. Okazało się, że zwierzęta o dużych mózgach, jak słonie czy delfiny, powiększały ten organ w różny sposób.
      Na przykład w przypadku słoni w toku ewolucji dochodziło do zwiększania rozmiarów ciała, ale jeszcze szybciej zwiększały się rozmiary mózgu. Tymczasem delfiny zmniejszały swoje ciała, jednocześnie zwiększając mózg. U wielkich małp, wśród których widzimy bardzo duże zróżnicowanie stosunku wielkości mózgu do ciała, generalny trend ewolucyjny prowadził do zwiększania i rozmiarów ciała i rozmiarów mózgu. Jednak u homininów było inaczej. W przypadku naszych kuzynów widzimy relatywne zmniejszenie rozmiarów ciała i zwiększenie rozmiarów mózgu w porównaniu do wielkich małp.
      Autorzy badań uważają, że te złożone wzorce ewolucji mózgu wskazują na konieczność przemyślenia paradygmatu mówiącego, iż porównanie stosunku wielkości mózgu do wielkości ciała wskazuje na stopień rozwoju inteligencji.
      Wiele zwierząt o dużych mózgach, jak słonie, delfiny czy wielkie małpy mają wysoki stosunek wielkości mózgu do wielkości ciała. Ale nie zawsze wskazuje to na inteligencję. Na przykład uszanka kalifornijska ma dość niską masę mózgu w stosunku do masy ciała, a wykazuje się wysoką inteligencją, mówi biolog ewolucyjny Jaroen Smaers ze Stony Brook University.
      Jeśli weźmiemy pod uwagę historię ewolucyjną uszanki zauważymy, że w jej przypadku istniała silna presja na zwiększanie rozmiaru ciała, prawdopodobnie ze względu na zróżnicowanie morskich mięsożerców i przystosowanie do częściowego życia na lądzie. Zatem w przypadku uszanki niski stosunek masy mózgu do masy ciała wynika nie z presji na zmniejszanie rozmiarów mózgu, a na zwiększanie rozmiarów ciała.
      Obaliliśmy dogmat, że ze stosunek rozmiarów mózgu do reszty organizmu można wnioskować o inteligencji. Czasem duże mózgi to wynik stopniowego zmniejszania rozmiarów ciała, co miało pomóc w dostosowaniu się w nowego habitatu czy sposobu poruszania się. Nie ma to więc nic wspólnego z inteligencją. Jeśli chcemy wykorzystywać relatywnym rozmiar mózgu do wnioskowania o zdolnościach poznawczych, musimy przyjrzeć się też historii ewolucyjnej gatunku i sprawdzić, jak rozmiary mózgu i ciała zmieniały się w czasie", wyjaśnia Kamran Safi z Instytutu Zachowania Zwierząt im. Maxa Plancka.
      Autorzy badań wykazali też, że do największych zmian w mózgach ssaków doszło po dwóch wielkich kataklizmach – masowym wymieraniu sprzed ok. 66 milionów lat i zmianie klimatu sprzed 23–33 milionów lat.
      Gdy 66 milionów lat temu wyginęły dinozaury widoczna jest radykalna zmiana rozmiarów mózgu u takich ssaków jak gryzonie, nietoperze i mięsożercy, którzy wypełnili nisze po dinozaurach. Mniej więcej 30 milionów lat później, podczas ochłodzenia klimatu w oligocenie doszło do jeszcze głębszych zmian w mózgach niedźwiedzi, waleni, fok i naczelnych.
      Olbrzymim zaskoczeniem było zauważenie, że do największych zmian w relatywnej wielkości mózgów dzisiejszych ssaków doszło w wyniku katastrofalnych wydarzeń, z którymi mieli do czynienia ich przodkowie, mówi Smaers. Mózgi delfinów, słoni i wielkich małp wyewoluowały do dużych rozmiarów względem rozmiarów ich ciał po przemianach klimatycznych sprzed 23–33 milionów lat.
      Stosunek rozmiarów mózgu do rozmiarów ciała nie jest bez związku z ewolucją inteligencji. Jednak często może w większym stopniu wskazywać na dostosowanie się do presji środowiskowej niż na sam rozwój inteligencji, mówi Smaers.
      Szczegóły badań opublikowano w artykule The evolution of mammalian brain size.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wyjście zwierząt z wody na ląd to jedno z najważniejszych wydarzeń w ewolucji. Kluczem do zrozumienia, jak do tego doszło, jest odkrycie, kiedy i jak wyewoluowały płuca i kończyny. Wykazaliśmy, że biologiczne podstawy do ich ewolucji istniały na długo przed tym, zanim pierwsze zwierzę wyszło na brzeg, mówi profesor Guojie Zhang z Uniwersytetu w Kopenhadze.
      Nie od dzisiaj wiemy, że człowiek oraz inne kręgowce wyewoluowały z ryb. Przed około 370 milionami lat na ląd zaczęły wychodzić pierwsze prymitywne czworonogi, ryby, które zmieniły płetwy na kończyny i były w stanie oddychać powietrzem atmosferycznym. Okazuje się jednak, że zmiana płetw na kończyny i umiejętność oddychania poza wodą są znacznie starsze.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze przeprowadzili badania genetyczne, które dowiodły, że już 50 milionów przed wyjściem czworonogów na ląd istniał kod genetyczny umożliwiający zmianę płetw na łapy i pozwalający na oddychanie powietrzem atmosferycznym. Co więcej, geny te wciąż istnieją u ludzi i wielopłetwcowatych. Badania, opublikowane na łamach pisma Cell, zmieniają tradycyjne spojrzenie na ciąg wydarzeń, które doprowadziły do pojawienia się pierwszych zwierząt lądowych.
      Uczeni od pewnego czasu podejrzewają, że płetwy piersiowe wielopłetwcowatych, ryb potrafiących poruszać się po lądzie podobnie jak czworonogi, odpowiadają płetwom, jakie posiadał nasz wspólny przodek z rybami. Teraz, dzięki mapowaniu genomu wykonanemu przez uczonych z Kopenhagi, dowiadujemy się, że staw łączący metapterygium z radialiami płetw jest homologiem – czyli ma wspólne pochodzenie ewolucyjne – stawu łokciowego u człowieka. Sekwencja DNA kontrolująca rozwój stawu łokciowego H. sapiens istniała już u wspólnego przodka prymitywnych ryb i kręgowców lądowych i wciąż u nich istnieje. Jednak w pewnym momencie ewolucji sekwencję tę utraciły ryby z podgromady doskonałokształtnych.
      Wielopłetwcowate i niektóre inne prymitywne ryby posiadają parę płuc przypominających ludzkie płuca. Właśnie przeprowadzone badania wykazały, że ich płuca funkcjonują podobnie jak płuca niszczuki krokodylej i dochodzi u nich do ekspresji tych samych genów co w ludzkich płucach.
      Jednocześnie wykazano, że w tkance płuc i pęcherza pławnego mamy do czynienia z bardzo podobną ekspresją genów, co wskazuje, że są organami homologicznymi. Tak zresztą uważał już Darwin. Jednak o ile Darwin sądził, że pęcherz pławny przekształcił się w płuca, to obecne badania sugerują, że wyewoluował on z płuc. Ich autorzy sądzą, że nasi wcześni rybi przodkowie posiadali prymitywne płuca. W toku ewolucji część ryb zachowała te płuca, co pozwoliło im z czasem wyjść na ląd i przyczyniło się do pojawienia się czworonogów, a u części ryb z płuc powstał pęcherz pławny, prowadząc do powstania doskonałokształtnych.
      Badania te pokazują, skąd wzięły się różne organy naszego ciała i ich funkcję są zapisane w kodzie genetycznym. Niektóre z funkcji związanych z płucami i kończynami nie pojawiły się w czasie, gdy pierwsze zwierzęta wyszły na ląd, ale były zakodowane w genomie na długo zanim pierwsza ryba zaczęła prowadzić lądowy tryb życia. Co ciekawe, te sekwencje genetyczne są wciąż obecne w rybich „żywych skamielinach”, dzięki czemu możemy je badać, mówi Guojie Zhang.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...