Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойБиологияРаскрытие доисторических тайн: микроокаменелости проливают новый свет на загадочное прошлое эвгленоидов

Раскрытие доисторических тайн: микроокаменелости проливают новый свет на загадочное прошлое эвгленоидов

- Advertisement -

Изображения эвгленоидных кист с помощью светового микроскопа на границе триаса и юры (возраст около 200 миллионов лет) в керне Шандела-1 в Германии (слева) и из триасовых отложений в Винтерсвейке, Нидерланды (справа). Образцы имеют диаметр от 20 до 30 микрометров. Фото: Бас ван де Шотбрюгге, Утрехтский университет.

Эволюционная история длиной в 400 миллионов лет.

Эвгленоиды, уникальная группа одноклеточных протистов, занимают загадочную нишу, не будучи ни растениями, ни животными. В отличие от растений, которые полагаются исключительно на фотосинтез, или животные-потребители, эвгленоиды охватывают оба режима. Они перемещаются по тусклым водам мелких пресноводных прудов, приводимые в движение своими удлиненными жгутиками, потребляя органические вещества и одновременно используя свои хлоропласты для преобразования CO2, воды и света в сахара.

Эта двойственная природа помещает эвгленоиды рядом с основным корнем эукариотической ветви на древе жизни, охватывающем растения, грибы и животных. Несмотря на свое древнее происхождение, которое, как полагают, насчитывает более 1 миллиарда лет, эвкленоиды оставили после себя удивительно скудную летопись окаменелостей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Обзор палеоботаники и палинологии, группа голландских, американских, британских, немецких и австралийских ученых пролила новый свет на группу «проблемных» микроокаменелостей, которые оставались загадкой на протяжении почти столетия. Сравнивая микроскопические ископаемые цисты в отложениях прудов возрастом 200 миллионов лет из кернов, пробуренных в Германии и Нидерландах, с гораздо более древними палеозойскими и гораздо более молодыми останками в голоценовых озерах в Греции и, наконец, с живыми протистами в пруду в Австралии, Исследователи установили 400-миллионную историю эволюции эвгленоидов.

Изображение структуры стенки эвгленоидной кисты голоцена из озера Вульягмени, Греция, с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ). Фото: Уилсон Тейлор, Университет Висконсина – Eau Claire

Что в имени?

В 2012 году Бас ван де Шотбрюгге, работавший тогда в Университете Гете во Франкфурте-на-Майне, и Пол Стротер из Бостонского колледжа, работая над множеством проблемных микроокаменелостей в отложениях со всего континента. Триасовый периодюрский период границы, поняли, что круглые поперечно-полосатые кисты, которые они видели, на самом деле могли быть эвгленоидными кистами.

«В нашем распоряжении был этот удивительный материал бурового керна, который содержал множество неопознанных микрокаменелостей, в том числе некоторые из самых старых останков бабочек, о которых мы опубликовали в 2018 году», — сказал Бас ван де Шотбрюгге, сейчас работающий в Утрехтском университете. Пол Стротер продолжил: «Некоторые из микроокаменелостей, с которыми мы столкнулись, обнаруживали поразительное сходство с цистами Евглена, современного представителя, описанного словацкими коллегами. Проблема заключалась в том, что в мире было только одно издание, делающее такое заявление».

Видеокадры инцистирования эвглены из Нового Южного Уэльса, Австралия. Фото: Фабиан Уэстон, Protist Lab Films, Галстон

Еще более тревожно: после обширного обзора литературы ван де Шотбрюгге и Стротер поняли, что одному и тому же типу микрокаменелостей давалось много разных названий. Ученые, работающие над временными интервалами четвертичного периода и голоцена, использовали Концентрицисты, имея в виду возможную кисту водорослей с концентрическими ребрами. Но Мезозой рабочие использовали Псевдошизея, первоначально думая, что это могла быть спора папоротника. Даже более древние окаменелости из перми, девона, силура и ордовика были известны как Циркулиспориты и Хомотрилеты.

Просвечивающая электронная микроскопия

После того, как авторы распутали таксономическую путаницу, собрав при этом около 500 литературных источников, относящихся к любому из четырех таксонов, потребовались более совершенные микроскопические методы для установления ультраструктуры кист с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ). Для этого потребовался сбор отдельных образцов, их встраивание и нарезка на микротоме соавтором Университета Висконсин-О-Клэр Уилсоном Тейлором. Поскольку образцы триасово-юрских кернов были в основном повреждены, команда обратилась к палинологу Андреасу Куцодендрису из Гейдельбергского университета (Германия), у которого был доступ к образцам керна голоцена и плиоцена, содержащим большое количество хорошо сохранившихся экземпляров.

Изображения эвгленоидных кист с помощью светового микроскопа от голоцена до недавнего озера Вульягмени в Греции. Образцы имеют диаметр от 20 до 30 микрометров. Обратите внимание на рисунок, напоминающий отпечатки пальцев, который является общей характеристикой всех ископаемых форм. Фото: Андреас Кутсодендрис, Гейдельбергский университет.

Андреас Кутсодендрис сказал: «Я регулярно сталкиваюсь с этими цистами в кернах, пробуренных в озерах, например, в озере Вульягмени в Греции, которое мы изучали здесь, но их биологическое родство так и не было установлено. На самом деле, кисты часто фигурируют в публикациях коллег, но никто не смог по-настоящему понять это».

Уилсон Тейлор продолжил: «Мы были очень удивлены ультраструктурой кист. Структура стены не похожа ни на что известное. Ребра — это не украшения, как у пыльцы и спор, а часть структуры стены», — сказал Уилсон Тейлор. «Слоистая структура стенок также явно отличается от многих других пресноводных зеленых водорослей», — продолжил Тейлор.

Ноющая неопределенность

Хотя ПЭМ-анализ изначально добавлял больше загадочности, результаты совпадали с исследованием, опубликованным в 2021 году другой группой коллег, изучавших ультраструктуру Псевдошизея. По крайней мере, можно было показать, что голоцен и плиоцен Концентрицисты и юрский период Псевдошизея на самом деле одинаковы. Но оставалась одна неприятная неопределенность: отсутствие каких-либо цист, образующихся у живых эвгленоидов. Уилсон Тейлор: «Мы связались с несколькими биологами, работающими над живыми эвгленоидами, но никому не удалось заставить эвгленоиды инцистироваться в лабораторных условиях, что позволило бы извлечь и TEM-анализ кист».

Микроскопическая жизнь внизу

Введите Фабиана Уэстона. Случайно Стротер и ван де Шотбрюгге наткнулись на великолепные видеоматериалы, размещенные на YouTube энтузиастом микроскопии Фабианом Уэстоном из Сиднея, Австралия. В 2020 году Фабиан Уэстон поместил каплю воды, взятой из близлежащего пруда в Новом Южном Уэльсе, на предметное стекло микроскопа и с помощью своей усовершенствованной установки в Лаборатории протистов заснял на видео. Евглена как он изящно входил и выходил из фокуса.

По причинам, которые остаются малоизученными, но могут быть связаны с высыханием воды под покровным стеклом. Евглена затем видно, как он скатывается и образует толстую стенку с ребрами, похожую на кисты, обнаруженные во всей летописи окаменелостей. «Невольно Фабиан предоставил ключевое доказательство. Вероятно, он единственный человек на планете, ставший свидетелем Евглена энциста под микроскопом», — сказал Стротер.

Значение и последующие шаги

Основываясь на всех доступных частях головоломки, авторы таким образом связывают эвгленоиды из пруда в Австралии с ископаемыми цистами возрастом более 400 миллионов лет, устанавливая глубокую временную запись эвгленоидов.

«Это открывает двери для распознавания еще более древних примеров, например, из докембрийских записей, которые восходят к самым корням эукариотического древа жизни», — сказал Стротер. «Теперь, когда мы знаем, какие организмы произвели эти кисты, мы также можем использовать их для палеоэкологической интерпретации. Их изобилие вокруг двух крупнейших событий массового вымирания за последние 600 миллионов лет является явным признаком некоторых крупных потрясений на континентах, связанных с увеличением количества осадков в экстремальных парниковых климатических условиях». Ван де Шотбрюгге заключил: «Возможно, это связано с их способностью инцистировать, эти организмы пережили все крупные вымирания на планете. В отличие от чудовищ, которых погубили вулканы и астероиды, эти крошечные существа выдержали все это». Продолжая свои исследования, команда намерена в ближайшем будущем отправиться в Австралию, чтобы обыскать сохранившиеся Евглена цисты в отложениях прудов и озер в Новом Южном Уэльсе.

Ссылка: Бас ван де Шотбрюгге, Андреас Кутсодендрис, Уилсон Тейлор, Фабиан Уэстон, Чарльз Веллман и Пол К. Стротер, «Признание расширенного набора эвгленоидных кист: последствия массового вымирания в конце триаса», 21 декабря 2023 г., Обзор палеоботаники и палинологии.
DOI: 10.1016/j.revpalbo.2023.105043

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме