Несмотря на древнюю историю и вездесущность, многообразие бактерий остается одной из самых таинственных глав истории жизни на нашей планете.
Согласно результатам нового исследования Университета Британской Колумбии (UBC), Калтеха (Калифорнийского технологического института) и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, бактерии вымирают с существенной скоростью, но при этом они не подвержены периодам массовых вымираний, которые регулярно поражают более крупные формы жизни на Земле. Это открытие противоречит принятому в научном сообществе мнению, что из-за слишком большого размера популяций таксоны микробов редко вымирают.
В исследовании, опубликованном вчера в Nature Ecology and Evolution, впервые было создано эволюционное дерево развития большой части бактерий Земли в течение последнего миллиарда лет. Для этого ученым пришлось выполнить огромный массив работы по секвернированию ДНК бактерий и анализу больших данных.
“Бактерии редко превращаются в окаменелости, поэтому мы не так уж много знаем о развитии микробного мира, — говорит Стилианом Лука, руководитель исследования из Исследовательского центра по изучению биоразнообразия при UBC. — Секвенирование и вычисления помогли нам заполнить семейное древо бактерий, создать карту роста их разнообразия и выявить вымиршие ветви.”
По оценке Луки и его коллег, на сегодняшний день на нашей планете процветают от 1.4 до 1.9 миллионов линий бактерий. Команда рассчитала, как это число изменялось на протяжении последнего миллиарда лет. Оказалось, что за один только последний миллион лет вымерло от 45,000 до 95,000 таких линий.
“Хотя, несомненно, современное разнообразие бактерий велико, это лишь малюсенькая часть всего многообразия, созданного эволюцией на протяжение всей истории Земли,“— отмечает Лука.
Согласно исследованию, несмотря на частое и равномерное вымирание отдельных видов, в общем и целом бактерии экспоненциально росли в своем многообразии без каких-либо перерывов. Им удалось избежать участи многих животных и растений, исчезнувших с лица планеты в периоды массовых вымираний. Лука считает, что высокая конкуренция между видами бактерий с одной стороны обеспечивает постоянный высокий уровень вымираний, но с другой стороны защищает их от неожиданных массовых и многовидовых вымираний.
Прошлые разделения таксонов и вымирания видов оставляют сложный след в филогенетически-математических структурах, которые кодируют эколюционное родство современных видов бактерий.
“Еще десять лет назад мы бы не смогли провести такое исследование, — говорит Майкл Добели, математик и зоолог из UBC, один из авторов работы. — Именно массив данных секвенирования и мощные вычислительные ресурсы позволили нам провести такой сложный математический анализ.”
Дальше Лука с коллегами планируют отследить, как менялись физиологические свойства бактерий, и растет ли их экологическое многообразие с той же скоростью, что и видовое.
—
Исследование было опубликовано в Nature Ecology and Evolution.