Поиск по сайту
Изданы две книги сайта Форнит
Научно-популярная: «Познай себя» и специализированная: «Основы адаптологии» - обе доступны.
Короткий адрес страницы: fornit.ru/1983
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/430557.

Способность к построению минерального скелета была свойственна животным изначально

Автор: Александр Марков
Изучение белков, выделенных из примитивной губки астросклеры, позволило прийти к заключению, что последний общий предок всех животных уже обладал ферментом, необходимым для построения минерального скелета. Это открытие помогает объяснить «кембрийскую скелетную революцию» — одновременное появление скелетов у разных групп животных около 540 млн лет назад.
В самом начале кембрийского периода, около 540 млн лет назад, многие группы животных почти одновременно стали обзаводиться твердым минерализованным скелетом. Поскольку в ископаемом состоянии обычно сохраняются именно такие скелеты, а мягкие части бесследно исчезают, это событие в палеонтологической летописи выглядит как внезапное, «взрывное» появление многих групп животных (моллюсков, трилобитов, губок, археоциат, брахиопод, к которым несколько позже присоединяются иглокожие, кораллы, мшанки и другие). Отсюда и общепринятое название этого события — «кембрийский взрыв».
Дарвин считал кембрийский взрыв одним из фактов, не укладывающихся в его теорию постепенных эволюционных изменений. Впоследствии выяснилось, что «взрыв» на самом деле был не таким уж взрывообразным: предки многих кембрийских групп жили и раньше (см.: Я. Е. Малаховская, А. Ю. Иванцов. Вендские жители земли), но они были бесскелетными, мягкотелыми. Именно поэтому палеонтологи долго не могли обнаружить их остатков в докембрийских породах.
Загадка кембрийского взрыва, тем не менее, осталась, только теперь речь идет не о внезапном возникновении как бы «из ничего» многих типов животных, а о более или менее одновременном появлении у них минерального скелета. Это могло быть связано с изменениями условий среды. Например, к такому эффекту могло бы привести резкое уменьшение кислотности воды, в результате чего карбонат кальция (CaCO3) — самый распространенный у животных скелетообразующий материал — перестал растворяться; предложен и целый ряд других объяснений.
Однако для того, чтобы построить скелет на основе карбоната кальция, мало одних благоприятных условий среды, нужны еще специальные гены и ферменты, при помощи которых животные могли бы контролировать образование и рост кристаллов CaCO3 в нужных местах и в нужном количестве.
Важнейшую роль в образовании карбонатных скелетов у животных играют ферменты карбоангидразы (Carbonic anhydrase), которые примерно в миллион раз ускоряют реакцию превращения растворенного в воде углекислого газа в гидрокарбонат: СО2+Н2О = Н2СО3+Н
Карбоангидразы широко распространены в животном мире и, помимо биоминерализации, участвуют в выполнении множества других функций (регуляция pH, транспорт ионов, выведение CO2 из тканей и др.). До сих пор оставалось неясным, когда и в какой последовательности разные группы животных обзаводились карбоангидразами. Возможно, они уже имели эти ферменты к началу «кембрийской скелетной революции» — в этом случае надо признать, что скелетообразование не является первичной функцией карбоангидраз у животных, но могло быть и так, что независимое приобретение генов карбоангидраз разными группами организмов как раз и послужило толчком к появлению скелетов.
Для прояснения ситуации очень не хватает геномных данных по самым примитивным многоклеточным животным, таким как губки. Биологи из Германии и Австралии решили восполнить этот пробел, изучив скелетообразующие ферменты у примитивной, архаичной губки Astrosclera willeyana. Это настоящее «живое ископаемое»: род Astrosclera существует больше 200 млн лет (с конца триасового периода), а по строению своего арагонитового скелета эта губка очень близка к формам, процветавшим еще в палеозое (так называемым строматопоратам).
Скелет астросклеры состоит из сферических арагонитовых элементов — сферулитов, которые постепенно растут и сливаются друг с другом. Ученые выделили из сферулитов органическую фракцию, а из нее — все белки. Три преобладающих белка оказались карбоангидразами. Исследователи определили их аминокислотную последовательность, а затем по этой последовательности «выудили» из генома и три соответствующих гена. Это позволило, сравнивая между собой нуклеотидные последовательности генов карбоангидраз примитивной губки и высших животных, чьи геномы уже прочтены, реконструировать эволюцию этого обширного семейства белков.
Ученые пришли к выводу, что все многочисленные и разнообразные карбоангидразы животных происходят от одного предкового белка, который имелся у последнего общего предка всех животных. В разных эволюционных линиях ген этой исходной карбоангидразы неоднократно подвергался независимым дупликациям (удвоениям). Так возникали различные новые варианты карбоангидраз. «Последний общий предок всех животных», вне всяких сомнений, жил задолго до кембрийской скелетной революции. Получается, что животные изначально были хорошо подготовлены (преадаптированы) к развитию минерального скелета — у них с самого начала были ферменты, способные резко ускорить образование карбоната кальция. Эти ферменты, очевидно, использовались докембрийскими мягкотелыми животными для других целей — как уже говорилось, у карбоангидраз в животном организме хватает работы и без скелетообразования. Когда условия среды стали благоприятствовать биоминерализации, разные группы животных, не сговариваясь, «привлекли» часть своих карбоангидраз к выполнению новой функции.

Источник: Daniel J. Jackson, Luciana Macis, Joachim Reitner, Bernard M. Degnan, Gert Wörheide. Sponge Paleogenomics Reveals an Ancient Role for Carbonic Anhydrase in Skeletogenesis // Science. 2007. V. 316. P. 1893–1895.

P.S. Только что опубликована еще одна интересная работа по геномике губок. Оказалось, что у этих примитивных многоклеточных уже есть значительная часть комплекса так называемых постсинаптических белков, которые у более высокоорганизованных животных функционируют в нервных клетках и отвечают за «прием сигнала». У губок, однако, нет нервных клеток. Это исследование показало, что в ходе эволюционного становления нервной системы природа «взяла за основу» древние механизмы межклеточной коммуникации, которые уже существовали у первых многоклеточных животных.

Обсуждение Еще не было обсуждений.


Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Дети и политика
Что вырастит из ребенка: носитель чужих идей (робот), просто проживающее свою жизнь быдло или самобытный человек, сформировавший свое личное мнение по самым важным именно для себя вопросам: Дети и политика.
18-06-2017г.

Эвристика вероятности
Сегодня существуют методы, позволяющие даже в случае минимального жизненного опыта оценивать, насколько вероятно, что вам врут партнеры и близкие, насколько уверенно можно допускать зависимость между явлениями, в том числе, казалось бы, совершенно не связанными: Эвристика вероятности.


27-05-2017г.

Модели понимания и зависимость
В статье рассмотрена особенность субъективных моделей, негативная для адекватности понимания - зависимые состояния: Модели понимания и зависимость.
16-05-2017г.

Ненависть к несправделивости
Ненависть настолько сильное чувство и настолько имеет далеко идущие последствия, что стоит разобраться в этом психическом явлении: Ненависть к несправделивости.
19-04-2017г.

КПД политических революций
Насколько приемлемой для социума является политическая революция, суть которой многие апологеты ее необходимости для развития маскируют в самые различные формы:
КПД политических революций.
06-04-2017г.

Система произвольной адаптивности
Ясно и просто показываются принципы образования и взаимодействия функциональных элементов, присущих сознанию: Система произвольной адаптивности.
01-04-2017г.

Изданы две книги сайта Форнит
Издательский дом "Библио-Глобус" издал первый тираж книг "Основы адаптологии" и "Познай себя":
Изданы две книги сайта Форнит.
28-03-2017г.

Интерпретация
Об интерпретирующих свойствах субъективных моделей понимания действительности, о сути понимания и объяснения, о причинах иллюзий понимая: Интерпретация.
21-03-2017г.

Проблема рабочих мест
В этой статье будет рассмотрены факторы, влияющие на возникновение потребности в рабочих местах - в самом широком смысле, включая и возможности занять свою нишу в частном бизнесе:
Проблема рабочих мест
02-03-2017г.

Почему нарастает неравенство
Статистика, сопоставления, обобщение: Почему нарастает неравенство.
29-01-2017г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:44
вчера:11
Всего:250313