Paleontologen gebruiken chemische sporen in oude rotsen en de genetica van levende dieren om een ​​glimp op te vangen van het leven van meer dan een miljard jaar geleden. Onderzoek gepubliceerd op 1 december in Nature Communications combineert geologie en genetica om te laten zien hoe veranderingen op de vroege aarde verschuivingen veroorzaakten in de manier waarop dieren eten.

Paleontologen onder leiding van David Gold onthullen de evolutie van het vroege leven door middel van chemische sporen in oude rotsen en genetische studies. Ze ontdekten dat veranderingen in sterollipiden in gesteenten samenvielen met grote veranderingen in het dieet van dieren en de opkomst van algen, wat licht werpt op het leven van meer dan een miljard jaar geleden.

David Gold, universitair hoofddocent bij de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen aan de Universiteit van Californië, Davis, houdt zich bezig met onderzoek op het nieuwe gebied van de moleculaire paleontologie, waarbij hij hulpmiddelen uit de geologie en biologie gebruikt om de evolutie van het leven te bestuderen. Met nieuwe technologie kan het mogelijk zijn om chemische sporen van leven terug te winnen uit oude rotsen waar dierlijke fossielen schaars zijn.

Lipiden kunnen honderden miljoenen jaren in gesteenten blijven zitten. In gesteenten die 1,6 miljard jaar oud zijn, hebben biologen sporen van sterollipiden uit celmembranen gevonden. Momenteel gebruiken de meeste dieren cholesterol, een sterol met 27 koolstofatomen (C27), in hun celmembranen. Schimmels daarentegen gebruiken doorgaans C28-sterolen, terwijl planten en groene algen C29-sterolen produceren. C28- en C29-sterolen worden ook plantensterolen genoemd.

Archeologen hebben C27-sterol gevonden in rotsen die 850 miljoen jaar oud zijn, terwijl sporen van C28 en C29 ongeveer 200 miljoen jaar later verschenen. Aangenomen wordt dat dit de toegenomen diversiteit van het leven in deze tijd en de evolutie van de eerste schimmels en groene algen weerspiegelt.

Bij gebrek aan daadwerkelijke fossielen is het moeilijk te zeggen van welk dier of welke plant deze sterolen afkomstig zijn. Een genetische analyse door Gold en collega's bracht echter enkele problemen aan het licht.

De meeste dieren kunnen hun eigen plantensterolen niet maken, maar ze kunnen deze wel verkrijgen door planten of schimmels te eten. Onlangs ontdekten onderzoekers dat ringwormen (geleedpotigen, inclusief gewone regenwormen) een gen hebben dat smt wordt genoemd en dat nodig is om sterolen met lange ketens te maken. Door SMT-genen van verschillende dieren te bestuderen, creëerden Gold en collega's eerst een SMT-stamboom in Cyclotes en vervolgens in het hele dierenleven.

Ze ontdekten dat het gen zijn oorsprong vond tijdens de vroegste evolutie van dieren en vervolgens snelle veranderingen onderging in dezelfde periode waarin plantensterolen in het gesteente verschenen. Vervolgens verloren de meeste kiemlijnen van dieren het smt-gen.

"Onze interpretatie is dat deze gefossiliseerde fytosterolmoleculen de opkomst van algen in oude oceanen registreren, en dat dieren de productie van fytosterol opgaven toen deze direct beschikbaar kwamen uit deze steeds overvloediger wordende voedselbron," zei Gold. "Als we gelijk hebben, registreert de geschiedenis van het smt-gen veranderingen in voedingsstrategieën vroeg in de evolutie van dieren."

Referenties T.Brunoir, C.Mulligan, A.Sistiaga, K.M.Vuu, P.M.Shih, S.S.O'Reilly, R.E.Summons en D.A.Gold publiceerden op 31 november 2023 een artikel in "Nature-Communications": "Een gemeenschappelijke oorsprong van sterolbiosynthese wijst op een verschuiving in voedingsstrategieën bij neogene dieren."

DOI:10.1038/s41467-023-43545-z

Samengestelde bron: ScitechDaily