Сегодня в журнале eLife была опубликована новая информация о происхождении и ранней эволюции морских ежей, группы, в которую входят морские ежи, плоские ежи и их родственники.
Исследование предполагает, что современные морские ехиноиды появились примерно 300 миллионов лет назад, пережили пермо-триасовое массовое вымирание — самый серьезный кризис биоразнообразия в истории Земли — и после него быстро диверсифицировались. Эти результаты помогают восполнить пробел в знаниях, вызванный относительным отсутствием ископаемых свидетельств этой ранней диверсификации.
Существует более 1000 живых видов морских ежей, в том числе морских ежей , сердечных ежей, морских ежей и морских галет, которые обитают в различных средах океана, от мелководья до пропастей. На протяжении всей истории скелеты этих существ, покрытые твердыми шипами, оставили внушительное количество окаменелостей. Однако, несмотря на эту замечательную летопись окаменелостей, их появление задокументировано несколькими ископаемыми образцами с неясным родством с живыми группами, что делает их раннюю историю неопределенной.
«Среди ученых до сих пор ведутся споры о том, когда появились предки морских ежей и какую роль в их эволюции могло сыграть событие массового вымирания, которое произошло между пермским и триасовым периодами», — говорит первый автор Николас Монджардино Кох, который завершил работу, пока он работал в Йельском университете, Нью-Хейвен, Коннектикут, США, а в настоящее время является постдокторантом в Институте океанографии Скриппса в Калифорнийском университете в Сан-Диего, США.
«Мы решили помочь разрешить эти дебаты, объединив геномные и палеонтологические данные, чтобы распутать их эволюционные связи . Необычайная летопись окаменелостей морских ежей и легкость, с которой эти окаменелости могут быть включены в филогенетический анализ , делают их идеальной системой для изучения их ранней эволюции. используя этот подход».
Монджардино Кох и его команда опирались на доступные молекулярные ресурсы с 18 новыми наборами геномных данных, создав самую большую из существующих молекулярных матриц для морских ежей. Используя этот набор данных, они смогли реконструировать филогенетические отношения и время расхождения основных линий живых морских ежей и поместить их разнообразие в более широкую эволюционную историю. Они сделали это, применив к своему набору данных метод «молекулярных часов», в соответствии с которым скорость, с которой мутации накапливались в геномах морских ежей, переводится в геологическое время с использованием ископаемых свидетельств, что позволяет исследователям определить, когда различные линии впервые диверсифицировались.
Их анализ предполагает, что предки современных морских ежей, вероятно, появились в ранней перми и быстро диверсифицировались в триасовый период после массового вымирания, хотя это эволюционное излучение, похоже, не было зафиксировано летописью окаменелостей.
Кроме того, результаты показывают, что плоские ежи и морское печенье, вероятно, появились намного раньше, чем предполагалось, в меловой период, примерно за 40–50 миллионов лет до появления первых задокументированных окаменелостей этих существ. Авторы говорят, что этот результат примечателен, так как прочный скелет плоских ежей, их погребенный образ жизни и их чрезвычайно различная морфология подразумевают, что их летопись окаменелостей должна точно отражать их истинную эволюционную историю.
Команда также разработала многомерный статистический подход, называемый «хронопространством», чтобы помочь им визуализировать и оценить устойчивость их эволюционной временной шкалы к различным выборам в их анализе. Они обнаружили, что различные реализации модели молекулярных часов оказали наибольшее влияние на время расхождения, в то время как другие решения показали минимальный эффект.
«Наша работа значительно расширяет геномные данные, доступные для морских ежей, и помогает решить некоторые из давних вопросов, касающихся их эволюционной истории», — заключает старший автор Грег Роуз, профессор морской биологии в океанографии Скриппса. «Вместе результаты показывают, что нам необходимо переоценить летопись окаменелостей морских ежей, а будущие исследования пропущенных ископаемых останков потенциально окажут дополнительную поддержку нашим выводам».
