Анализ 700 геномов микробов указывает на роль коллагеназ в сохранности эдиакарских окаменелостей

Группа под руководством Филипа Викссебокса, который выполнял работу как аспирант Кембриджского и Эдинбургского университетов, проследила эволюцию коллагеназ в 700 геномах микробов. Коллагеназы — это ферменты, которыми микробы разрушают коллаген. Исследование опубликовано в Current Biology и касается вопроса, почему мягкотелые животные позднего эдиакария (около 579–539 млн лет назад) окаменевали в самых разных морских осадках sciencedirect.comCurrent Biologysciencedirect.comОткрыть источник ↗.

Большую часть палеонтологической летописи животных составляют раковины, кости и зубы. Мягкие ткани сохраняются, только если распад предотвращён или отсрочен до их стабилизации минерализацией. Прежние объяснения эдиакарской сохранности ссылались на необычную химию морской воды, разные типы тканей или микробные маты на дне. Каждое из них подходит для одних местонахождений, но не для всех.

Откуда взялись гены

В 1999 году палеонтолог Ежи Дзик предположил, что у тогдашних микробов коллагеназ ещё не было, поэтому туши долго сохраняли форму и успевали окаменеть. Новая работа проверяет это на геномных данных. Авторы искали в геномах два гена коллагеназ и нашли основной из них у 242 видов. Затем они сопоставили генные деревья с калиброванным по времени деревом жизни микробов.

Основная коллагеназа возникла за миллиарды лет до животных у облигатных анаэробов, таких как метаногены и ферментирующие микробы sciencedirect.comCurrent Biologysciencedirect.comОткрыть источник ↗. Значит, ферменты существовали раньше, чем считал Дзик, но работали только в бескислородных слоях глубже в осадке.

Начиная с неопротерозоя, эры появления животных, ген стал переходить между линиями микробов намного чаще. В расширенном наборе деревьев авторы насчитали в среднем 63 горизонтальных переноса. Его получили устойчивые к кислороду и использующие кислород микробы, включая группы, которые сегодня доминируют в разложении. По данным авторов, эти группы приобрели коллагеназы в самом конце неопротерозоя или позже.

Следствие для летописи

В насыщенном кислородом эдиакарском море погибшее животное сохраняло бы коллаген, пока кислород в окружающем осадке не расходовался. Авторы оценивают эту задержку в годы, чего достаточно, чтобы на ткани нарастали минералы и фиксировали её форму. Коллагеновый каркас тела при этом служил бы своего рода органическим скелетом.

Авторы сообщают, что смещение места распада коллагена в редокс-профиле осадка совпадает по времени со спадом исключительной сохранности мягких тканей в морской среде sciencedirect.comCurrent Biologysciencedirect.comОткрыть источник ↗. Соавтор Алекс Лю заявил, что результаты указывают на возможный общий биологический механизм, формировавший палеонтологическую летопись мягких тканей на протяжении истории Земли.