Překvapivý objev: Geny pro dehydrataci a stres umožnily zvířatům dobýt souš

Nová studie, publikovaná v časopise Nature, zkoumala genetické mechanismy, které stály za přechodem zvířat z vodního prostředí na souš. Vědci porovnali genomy více než 150 druhů napříč živočišnou říší a zmapovali, které geny se v průběhu evoluce objevily nebo zanikly v jednotlivých liniích.

Zjistili, že většina přechodů na souš byla doprovázena rozsáhlou genovou obměnou, kdy docházelo k současnému získávání a ztrátě mnoha genů. Schopnost genomů získávat a ztrácet geny hrála klíčovou roli v adaptaci zvířat na nová prostředí. Analytické techniky a výkonné počítačové nástroje odhalily, že geny opakovaně získané u vzdáleně příbuzných suchozemských linií byly spojeny s funkcemi souvisejícími s dehydratací a reakcí na stres, jako je teplota, UV záření, kontaminanty na souši a toxické sloučeniny z rostlin. Naopak geny, které byly ztraceny nebo potlačeny, často souvisely s regenerací, stravou a biologickými hodinami, například s cykly dne a noci.

Přesun života z vody na souš zásadně přetvořil i samotnou planetu. Suchozemský život ovlivnil zemské cykly, odstraňoval CO₂ z atmosféry a zvyšoval množství kyslíku. Také zvětrával horniny, což vedlo k uvolňování minerálů, jako je vápník, do ekosystému. Tato zjištění naznačují, že genetické změny poháněly posuny v biologických funkcích, které se následně staly klíčovými hnacími silami přechodu z vody na souš.

Studie také vrhá světlo na to, kdy k těmto přechodům došlo. Vědci identifikovali tři hlavní vlny přechodu z vody na souš během posledních 500 milionů let: v období ordoviku (před 485–443 miliony let), devonu–karbonu (před 419–298 miliony let) a křídy (před 145–66 miliony let). Tyto vlny začaly s ranými suchozemskými členovci, jako je hmyz, a skončily suchozemskými plži, které dnes nacházíme v našich zahradách. Tato období byla pravděpodobně spuštěna dramatickými ekologickými a geologickými změnami, například vzestupem raných suchozemských rostlin a vznikem sezónních stanovišť, které vytvořily nová prostředí a příležitosti pro suchozemská zvířata.

Dřívější výzkumy se většinou zaměřovaly na konkrétní linie suchozemských živočichů. Tato studie však spojuje tyto přechody dohromady a nabízí první komplexní pohled na to, jak a kdy zvířata dobyla souš. Výzkum ukazuje, jak evoluce neustále nachází nová řešení pro výzvy života na Zemi, a naznačuje, že některé genetické změny se zdají být nevyhnutelné, objevují se znovu a znovu, jak se život přizpůsobuje souši, zatímco jiné jsou vzácné.