Как пережить катастрофы
Филогенетическое древо мшанок: древнее происхождение и забота о потомстве
Большая международная группа исследователей, включающая ученых с биологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, реконструировала наиболее полное молекулярное филогенетическое древо мшанок (тип Bryozoa). Результаты исследования показали, что одна из групп мшанок, хейлостоматы (Cheilostomata), могла возникнуть еще в карбоне, до эпохи динозавров.
Фото: Предоставлено СПбГУ
Кроме того, ученые выяснили, что у мшанок неоднократно возникала забота о потомстве, что могло дать им преимущество в условиях серьезных изменений окружающей среды.
Мшанки — небольшие колониальные беспозвоночные-фильтраторы, широко распространенные в морских и пресных водах. Выглядят они как мхи или лишайники. Более крупных мшанок часто принимают за кораллы, но в отличие от «огненных кораллов» они неопасны. Ученые долгое время не уделяли им должного внимания. Более того, когда они были обнаружены, их даже не относили к животным.
Однако сейчас ситуация изменилась. «Мшанки являлись важнейшим элементом донных биоценозов на протяжении сотен миллионов лет — и тот факт, что они сумели пережить неоднократные катастрофические изменения окружающей среды, делает их чрезвычайно интересными в качестве объектов исследования»,— объясняет профессор биологического факультета СПбГУ Андрей Островский.
Он и его коллеги с кафедры зоологии беспозвоночных, ассистент Ольга Котенко и доцент Наталья Шунатова, участвовали в широком исследовании, посвященном реконструкции филогении мшанок. После почти восьми лет совместной работы большой международной группы ученых, состоящей из 34 исследователей из 17 стран и 24 институтов, возглавляемой учеными из Университета Осло, в журнале Science Advances было опубликовано наиболее полное на сегодняшний день филогенетическое древо мшанок. Исследователи из СПбГУ сыграли важную роль в сборе образцов и разработке эволюционных сценариев.
Знание того, как виды связаны друг с другом, открывает множество дверей для решения различных вопросов в области экологии и эволюции. «Рассмотрите эволюцию вирусов — если бы мы не знали, как разные штаммы SARS-CoV-2 связаны друг с другом, было бы гораздо сложнее понять, как развивалась болезнь, и нам сложно было бы предсказать, где она появится»,— объясняет руководитель международного проекта профессор Лиу из Музея естественной истории Университета Осло в Норвегии. Тот же аргумент применим к мшанкам: «Только зная, как разные виды мшанок связаны друг с другом, мы можем, например, понять, как эта группа смогла пережить кризисы, уничтожившие динозавров»,— говорит ученый.
На протяжении нескольких лет интернациональная команда собирала разные виды мшанок по всему миру: они ныряли с аквалангом, тралили и запускали автоматические беспилотные аппараты на большие глубины. Наконец, в Осло образцы были тщательно исследованы с использованием сканирующей электронной микроскопии и молекулярных методов для получения геномных данных.
Мшанки представляют собой прекрасную «модельную систему для понимания эволюции», продолжает профессор Островский. Реконструировав их филогению, ученые обнаружили, что у этих животных в их эволюционной истории несколько раз возникала забота о потомстве. В то время как большинство животных на нашей планете оставляют потомство на произвол судьбы, мшанки заботятся о молоди. «Это приобретение могло дать им существенные преимущества, которые позволили им выжить и успешно противостоять хищникам и конкурентам»,— объясняет Островский. «Кстати, молекулярные результаты подтвердили мои предположения, которые я сделал около десяти лет назад на основе морфологических данных»,— говорит эксперт по мшанкам.
Исследование также показало, что одна из групп мшанок, хейлостоматы, чьи самые ранние окаменелости известны только из поздней юры, возможно, возникла намного раньше, еще в каменноугольном периоде, то есть до эпохи динозавров. «Это говорит о том, что у ранних предков современных хейлостомат, возможно, не было скелетов»,— говорит Эмануэла Ди Мартино, палеонтолог и бриозоолог из Музея естественной истории в Осло.
Ученые надеются, что мшанки помогут прояснить общие оставшиеся без ответа вопросы эволюционной биологии. «И, конечно же, все больше и больше людей узнают об этой замечательной группе колониальных животных»,— говорит профессор Островский из СПбГУ.
Подробные результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.