Питання багато років розпалювало суперечки в біології: яка істота стоїть на самому початку родового дерева тварин?
Вибір здається простим. Це або губка, яка не має м’язів і нейронів, або гребінчаста медуза, яка має і те, і інше. Та попри простоту, це питання понад десятиліття спрямовувало дослідників у різні боки.
Дискусія про перших тварин
Відповідь має значення, адже формує наше розуміння появи тварин і ранніх етапів розвитку, які зрештою привели до відомих нам сьогодні форм життя. Якщо першими були гребінчасті медузи, то найдавніші тварини вже мали складні системи, які згодом зникли у губок.
Якщо ж першими були губки, складність поступово зростала. Саме тому суперечка триває так довго. Вчені Каліфорнійського університету в Берклі долучилися до дебатів після багаторічного спостереження збоку. Зазвичай їхня лабораторія займається походженням тварин, а не філогенетичними конфліктами.
Але питання не зникало. «Думаю, усім хочеться знати, звідки ми походили», — зазначила співавторка дослідження Ніколь Кінг. Можливість того, що гребінчасті медузи еволюціонували першими, здавалася такою ж несподіваною, як дізнатись, що чоловік, якого ти вважав своїм батьком, ним не є, сказала Кінг.
Губки проти гребінчастих медуз
Довгий час більшість учених вважали, що саме губки — перша гілка. Це узгоджувалося з тим фактом, що губки позбавлені багатьох ознак, характерних для інших тварин. Але все змінилося у 2008 році, коли геномне дослідження припустило, що в основі дерева можуть стояти гребінчасті медузи. Результати були несподіваними, адже вони означали, що м’язи й нейрони могли з’явитися дуже рано, а потім зникнути у губок.
Після цього дослідження коливалися між двома варіантами. Нові генетичні методи тільки підігрівали суперечку. У 2023 році інший підхід, що аналізував фізичне розташування генів на хромосомах, знову вказав на гребінчастих медуз. Наукова спільнота поділилася на табори, кожен із яких мав свій улюблений сценарій.
Навіть тоді команда з Берклі не втручалася.
«Хоч я й використовую філогенії, я вже давно не філогенетик зі стажем, це ніколи не було моєю спеціальністю. Це не та суперечка, у яку я хотіла втручатись», — пояснила Кінг.
Новий погляд на дані
Усе змінилося, коли до лабораторії приєднався постдоктор Джейкоб Стінвік. Він добре знався на філогенетиці та обчислювальній біології та схилявся до гіпотези про первинність гребінчастих медуз.
Кінг схилялася до губок. Так виникла незвичайна співпраця.
«Джейкоб прийшов, припускаючи, що правильна — гіпотеза про гребінчастих медуз, а я припускала, що правильна — про губок. Тож ми подумали: чому б не спробувати?» — сказала Кінг.
Разом вони вирішили уважно переглянути дані в новий спосіб. Команда зібрала великий набір збережених генів різних організмів. Їхній метод поєднав кілька аналітичних підходів, які раніше часто використовувалися окремо.
Мета була — відділити сильні сигнали від шуму. Дані пропустили через обидва методи й зберегли лише ті гени, які давали однаковий результат. Гени, що змінювали відповідь залежно від методу, відкинули. Дослідники також змінювали багато параметрів, щоб перевірити стійкість результатів. Після очищення набору вони провели низку статистичних тестів, аби з’ясувати, у який бік схиляються числа. Це дозволяло уникнути упору на один вид доказів.
Що показали результати
Статистичні тести однозначно схилилися в один бік: губки. 62% тестів підтримали гіпотезу про губок. 38% — не дали чіткої відповіді. Жоден — не підтримав гіпотезу про гребінчастих медуз.
«Гадаю, наш аналіз надає дуже сильну підтримку гіпотези про те, що губки еволюціонували першими, і це узгоджується з морфологічними дослідженнями», — сказала Кінг.
«Але я все ще вважаю, що простір для досліджень лишається. Я сподіваюся, що всі зацікавлені долучаться, і разом ми продовжимо працювати над питанням». «Ми не стверджуємо, що наше дослідження закриває дискусію — це може зробити лише наукова спільнота. Ми лише кажемо, що знайшли дуже сильні докази на користь однієї гіпотези».
Чи були перші тварини простими?
Розташування губок у основі дерева відповідає тому, чого багато вчених очікували до сюрпризу 2008 року. Це означає, що найдавніші тварини були простими, а складні риси виникали поступово.
Це підтримує поступове формування нейронів, м’язів та інших систем. Це також стабілізує фундамент, на якому багато дослідників будують свої теорії про походження тварин. Питання не закрито, але робота створює міцну платформу. Інші групи можуть перевірити ті самі питання за допомогою додаткових даних, нових геномів чи кращих інструментів.
Чому важливо розуміти походження тварин
Люди відчувають зв’язок із такими дослідженнями, бо вони сягають початків історії тварин. Вони пов’язують маленьких океанічних істот із нашою власною історією. Коли вчені запитують, хто був першим, вони також запитують, як складність з’являється в природі й як життя створювало сучасні форми.
Це нове дослідження не завершує дискусію, але додає ясності питанню, яке роками металося між двома крайнощами. На цей момент губки займають перше місце у дереві тварин. Чи закріпиться це — покаже майбутнє.
Повне дослідження опубліковано в журналі Science.