O bilhão de anos reinado de fungos que anteriores a plantas e tornou a terra habitável

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O professor Gergely J. Szöllősi, autor deste estudo e chefe da unidade genômica evolutiva baseada em modelos da OIST, explica os fundamentos desta pesquisa. “Vida multicelular complexa-organismos feitos de muitas células que cooperam com empregos especializados-evoluíram independentemente em cinco grupos principais: animais, plantas terrestres, fungos, algas vermelhas e algas marrons. Em um planeta que uma vez é dominado por organismos de célula única, uma mudança de vida revolucionária não ocorreu, mas quando os cinco vezes são de cinco vezes a evolução de uma evolução, a vida útil da vida útil, mas a vida de um pouco de vida, mas é que a vida útil é uma vez que a mudança de vida é uma vez que a vida é uma vez que a vida é uma mudança de vida. Terra.”

O emergência aqui não era simplesmente uma questão de células se agrupando; Foi o amanhecer dos organismos, onde as células assumiram empregos especializados e foram organizados em tecidos e órgãos distintos, como em nossos próprios corpos. Esse salto evolutivo exigia novas ferramentas sofisticadas, incluindo mecanismos altamente desenvolvidos para as células se aderirem um ao outro e os sistemas intrincados para se comunicarem em todo o organismo, e surgiram independentemente em cada um dos cinco principais grupos.

As dificuldades de namorar divergência evolutiva

Para a maioria desses grupos, o registro fóssil atua como um calendário geológico, fornecendo pontos de ancoragem em tempo profundo. Por exemplo, as algas vermelhas aparecem possivelmente desde 1,6 bilhão de anos atrás (em fósseis candidatos semelhantes a algas marinhas da Índia); Os animais aparecem cerca de 600 milhões de anos atrás (fósseis ediacaranos como a panqueca acolchoada como Dickinsonia); As plantas terrestres se enraçam cerca de 470 milhões de anos atrás (pequenos esporos fósseis); e algas marrons (formas de algas) diversificaram dezenas para centenas de milhões de anos depois. Com base nessas evidências, surge uma imagem cronológica da complexidade da vida.

Há, no entanto, uma exceção notável a essa linha do tempo baseada em fósseis: fungos. O reino fúngico tem sido um enigma para os paleontologistas. Seus corpos tipicamente macios e filamentados significam que eles raramente fossilizam bem. Além disso, diferentemente dos animais ou plantas, que parecem ter uma única origem de multicelularidade complexa, os fungos evoluíram essa característica várias vezes de diversos ancestrais unicelulares, dificultando a identificação de um único evento de origem no recorde fóssil esparso.

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Para superar as lacunas no registro fóssil de fungos, os cientistas usam um “relógio molecular”. O conceito é que as mutações genéticas se acumulam no DNA de um organismo a uma taxa relativamente constante ao longo de gerações, como o tique -taque de um relógio. Ao comparar o número de diferenças genéticas entre duas espécies, os pesquisadores podem estimar há quanto tempo eles divergiram de um ancestral comum.

No entanto, um relógio molecular é não calibrado; Pode revelar tempo relativo, mas não anos absolutos. Para definir o relógio, os cientistas precisam calibrá -lo com “pontos de ancoragem” do registro fóssil. Dada a escassez de fósseis fúngicos, esse sempre foi um grande desafio. A equipe liderada pela OIST abordou isso incorporando uma nova fonte de informação: raro “swaps” entre diferentes linhagens fúngicas, um processo conhecido como transferência horizontal de genes (HGT).

Szöllősi explica esse conceito. “Enquanto os genes são normalmente transmitidos” verticalmente “de pai para filho, o HGT é como um gene pulando” de lado “de uma espécie para outra. Esses eventos fornecem pistas temporais poderosas”, diz ele. “Se um gene da linhagem A se depara com a linhagem B, ele estabelece uma regra clara: os ancestrais da linhagem devem ser mais antigos que os descendentes da linhagem B.”

Ao identificar 17 dessas transferências, a equipe estabeleceu uma série de relacionamentos “mais antigos/mais jovens que” que, juntamente com os registros fósseis, ajudaram a apertar e restringir a linha do tempo dos fungos.

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A análise sugere um ancestral comum de fungos vivos que datam de aproximadamente 1,4-0,9 bilhão anos atrás-bem antes das plantas terrestres. Esse tempo suporta um longo prelúdio das interações Fungi-Algae que ajudaram a preparar o cenário para a vida em terra.

O co-primeiro autor deste estudo, Dr. Lénárd L. Szánthó, enfatiza a importância desses achados. “Os fungos executam ecossistemas – reciclagem de nutrientes, parceria com outros organismos e às vezes causando doenças. A fixação da linha do tempo mostra que os fungos estavam diversificando muito antes de plantas, consistentes com as primeiras parcerias com algas que provavelmente ajudaram a abrir o caminho para os ecossistemas terrestres”.

Essa linha do tempo revisada reformula fundamentalmente a história da colonização da terra pela vida. Isso sugere que, por centenas de milhões de anos antes das primeiras plantas verdadeiras se enraizarem, os fungos já estavam presentes, provavelmente interagindo com algas em comunidades microbianas. Essa fase longa e preparatória pode ter sido essencial para tornar os continentes da Terra habitáveis. Ao quebrar os nutrientes de rocha e ciclismo, esses fungos antigos poderiam ter sido os primeiros engenheiros de ecossistemas verdadeiros, criando os primeiros solos primitivos e alterando fundamentalmente o ambiente terrestre. Nesta nova visão, as plantas não colonizaram um terreno árido, mas um mundo que havia sido preparado para elas acima da atividade antiga e persistente do reino fúngico.

Sobre os autores

Este trabalho cresceu da unidade de genômica evolutiva baseada no modelo OIST, co-liderada pelo Prof. Gergely J. Szöllősi e pelo Dr. Eduard Ocaña-Pallarès, com o Dr. Lénárd L. Szánthó e Zsolt Merényi como primeiros autores. Eles se uniram a colegas da Europa, incluindo o grupo László G. Nagy, que inclui Zsolt Merényi, no Centro de Pesquisa Biológica Hun-Ren em Szeged, Hungria-uma equipe conhecida pela genômica evolutiva fúngica e pela evolução da multicelularidade. Outros colaboradores deste estudo incluem o Prof. Philip Donoghue, que chefia o Grupo de Paleobiologia da Universidade de Bristol, Reino Unido, e o Prof. Toni Gabaldón, do Instituto de Pesquisa em Biomedicina (IRB) e do Centro de Supercomputação de Barcelona (BSC), Espanha, especialista em genômica comparativa.