Герт Ворхайде возглавляет кафедру палеонтологии и геобиологии в Департаменте наук о Земле и окружающей среде Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене, и его исследования сосредоточены на ранней эволюции животных, которая произошла более 650 миллионов лет назад. Он и его коллеги недавно продемонстрировали, что губки (Porifera), а не гребневики (Ctenophora), как полагают некоторые, скорее всего, являются сестринской группой для всех других типов животных. Другими словами, современные губки произошли от линии, которая сначала отошла от последнего общего предка всех животных, в то время как все другие группы животных произошли от другой ветви генеалогического древа. В своем последнем исследовании, проведенном в сотрудничестве с группой профессора Дональда Кэнфилда из Университета Южной Дании в Оденсе, Ворхайде и его команда показали, что губки могут обходиться гораздо меньшим количеством кислорода, чем большинство других животных.
Более того, новая работа, опубликованная в ведущем международном журнале eLife, посвященном биомедицинским наукам, показывает, что у губок отсутствует специфический биохимический сигнальный путь, который другие животные используют для определения уровня газа, присутствующего в их клетках и тканях.
Подавляющее большинство современных животных зависят от адекватного снабжения кислородом для их выживания, и они обладают специальной молекулярной системой, которая позволяет им вносить соответствующие физиологические изменения, когда уровень кислорода падает ниже определенного порога. Этот так называемый сигнальный путь «HIF» назван в честь «фактора, индуцируемого гипоксией», белка, который служит датчиком кислорода в системе.
Однако было неясно, все ли современные животные линии имеют гены, кодирующие различные белковые компоненты пути HIF.
Исследование выросло из экспериментов, проведенных в лаборатории Уорхейда, в которых команда выращивала образцы морской губки Tethya wilhelma в контролируемых условиях в аквариумах. Когда исследователи варьировали количество доступного растворенного кислорода, они обнаружили, что этот вид продолжает процветать в водах, содержащих только 0.25% от нынешнего уровня насыщения атмосферы Земли. «Этот результат был очень удивительным», — говорит Уорхайд, и сразу же побудил команду спросить, как губки выживают при таком небольшом количестве жизненно важного газа. Последующие молекулярно-генетические исследования более широкого круга губок, а также нескольких видов гребневиков продемонстрировали, что этим двум линиям недостает нескольких важных компонентов канонического сигнального пути HIF.
Это поднимает вопрос о том, развили ли губки способность справляться с относительной нехваткой газа в своей морской среде обитания, или они разработали альтернативный механизм для обнаружения и реагирования на низкие уровни кислорода. Ответ имеет большое значение для понимания эволюционной истории жизни животных на нашей планете. Считается, что, когда в докембрии появились первые животные, уровень кислорода в атмосфере был порядка одной десятой его нынешней концентрации. "Но никто точно не знает, какими были условия на Земле в то время.
Однако ни губки, ни гребешки — обе, скорее всего, сестринские группы всех других животных — не обладают способностью воспринимать уровень кислорода в окружающей их среде и соответствующим образом реагировать на него посредством пути HIF, как другие животные делают. А поскольку губки — как показали эксперименты — способны выживать в присутствии очень низкого уровня кислорода, возникает соблазн сделать вывод, что последний общий предок животных эволюционировал и жил в среде с очень низким содержанием кислорода », — сказал Уорхайд. заключает.