Je li rani porast kisika na Zemlji pomogao evoluciji višestaničnog života?
Znanstvenici su dugo mislili da postoji izravna veza između porasta atmosferskog kisika, koji je započeo Velikim oksigenacijskim događajem prije 2,5 milijarde godina, i uspona velikih, složenih višestaničnih organizama.
Ta teorija, "Hipoteza o kontroli kisika", sugerira da je veličina tih ranih višestaničnih organizama bila ograničena dubinom do koje je kisik mogao prodrijeti u njihova tijela. Hipoteza pruža jednostavno predviđanje koje je bilo vrlo utjecajno i u evolucijskoj biologiji i u geoznanostima - više razine atmosferskog kisika uvijek bi trebale povećati veličinu do koje višestanični organizmi mogu rasti.
To je hipoteza koju je vrlo teško testirati u laboratoriju. Ipak, tim istraživača iz Georgia Techa pronašao je način - koristeći usmjerenu evoluciju, sintetsku biologiju i matematičko modeliranje – usmjeren na jednostavan višestanični životni oblik zvan 'pahuljasti kvasac. Rezultati? Nove važne informacije o korelaciji između oksigenacije rane Zemlje i porasta velikih višestaničnih organizama, koje pokazuju upravo koliko je kisika bio dostupno našim najranijim višestaničnim predcima.
"Pozitivni učinak kisika na evoluciju višestaničnosti u potpunosti ovisi o dozi - prva oksigenacija našeg planeta snažno bi ograničila, a ne promovirala evoluciju višestaničnog života", objašnjava Ozan Bozdag, znanstvenik u Školi za biološku Znanosti i vodeći autor studije. "Pozitivan učinak kisika na višestaničnu veličinu može se ostvariti tek kad on dosegne visoku razinu."
Istraživači su ovo uspjeli pokazati s pahuljastim kvascem, jednostavnim višestaničnim organizmom sposobnim za brzu evolucijsku promjenu. Mijenjajući mu okruženje za rast, u laboratoriju su razvili pahuljasti kvasac u više od 800 generacija, sa selekcijom veličine.
"Bio sam zapanjen kad sam vidio da su višećelijski kvasci vrlo brzo udvostručili svoju veličinu kad nisu mogli koristiti kisik, dok populacije koje su evoluirale u umjereno oksigeniranom okolišu uopće nisu povećale veličinu", zaključje Bozdag.
Izvor: Nature Communications