Массовое вымирание 66 миллионов лет назад спровоцировало быструю эволюцию геномов птиц

Астероид, который врезался в нашу планету около 66 миллионов лет назад, изменил ход жизни на Земле.

Цепная реакция перемен по всему земному шару ознаменовала конец дней динозавров. Нептичьи динозавры исчезли в летописи окаменелостей, но их гибель открыла путь для возникновения и процветания других форм жизни.

Вскоре после удара появились самые ранние предки современных птиц. И теперь ученые обнаружили следы катастрофы в геномах птиц – драматические изменения, вызванные массовым вымиранием, которые позволили птицам диверсифицироваться, став чрезвычайно успешным и разнообразным классом животных, который сегодня наполняет наш мир.

«Изучая ДНК живых птиц, мы можем попытаться обнаружить закономерности генетических последовательностей, которые изменились сразу после одного из самых важных событий в истории Земли», — говорит орнитолог Джейк Берв из Мичиганского университета, автор исследования.

«Сигнатура этих событий, похоже, отпечаталась в геномах выживших так, что мы можем обнаружить ее десятки миллионов лет спустя».

Удар огромного астероида, упавшего в месте нынешнего полуострова Юкатан в Мексике, был разрушительным. Теперь известное как мел-палеогеновое вымирание, оно уничтожило около 76 процентов всей животной жизни на Земле.

Эта колоссальная потеря оставила вакуум, который довольно быстро был заполнен выжившей жизнью, развивающейся и диверсифицирующейся, чтобы занять свое место в новом мире. Птичьи динозавры кардинально изменились, став примерно 10 000 видов птиц, которые существуют сегодня.

Когда животное меняется в ходе эволюции, могут происходить изменения в составе ДНК в его геноме. Фундаментальные строительные блоки ДНК – нуклеотиды – состоят из четырех различных оснований, обозначенных A, C, G и T. Соотношение этих нуклеотидных оснований в геноме может меняться, что приводит к изменениям в развитии животного.

Предыдущие исследования эволюции птиц предполагали фиксированный состав ДНК, который не может меняться. Используя недавно разработанное программное обеспечение, исследователи смогли ослабить это предположение, действуя в рамках парадигмы, которая допускала сдвиги в соотношении нуклеотидов и оснований.

Ученые использовали это программное обеспечение для анализа различий в геноме между всеми основными группами птиц. Это позволило им выявить изменения в составе генома со времени мел-пермского вымирания.

Они сосредоточили свои усилия на периоде в 5 миллионов лет сразу после падения астероида и обнаружили, что событие вымирания вызвало несколько значительных изменений в геноме птиц в течение 3–5 миллионов лет. Эти изменения были связаны с размером взрослых птиц, метаболизмом и тем, как они развивались в период вылупления.

Например, примерно через 3-5 миллионов лет после массового вымирания, сохранившиеся линии птиц имели тенденцию к уменьшению размеров тела. Они также изменили способ своего развития, когда вылупились птенцы, и все больше видов стали “альтрициальными”. Это означает, что, когда они вылупляются, они все еще находятся в зачаточном состоянии, им нужно, чтобы родители их кормили, и на оперение могут уйти недели. Птицы, которые не нуждаются в такой заботе, такие как куры и утки, называются “прекоциальными”.

«Мы обнаружили, что размер тела взрослой особи и особенности развития перед вылуплением являются двумя важными особенностями биологии птиц, которые мы можем связать с генетическими изменениями, которые мы обнаруживаем», — говорит Джейк Берв. «Насколько нам известно, изменения в составе ДНК ранее не были столь явно связаны с массовым вымиранием в конце мелового периода».

Ранее изменения состава ДНК не изучались внимательно в контексте массового вымирания. И все же известно, что массовые вымирания могут иметь драматические последствия для мира, изменяя целые экосистемы и их взаимоотношения, а также отношения между организмами внутри них.

«Наше исследование подчеркивает, что эти события вымирания могут на самом деле повлиять на биологию организмов еще более глубоко – изменяя важные аспекты эволюции геномов», – говорит палеонтолог Дэниел Филд из Кембриджского университета.

«Эта работа расширяет наше понимание драматических биологических последствий событий массового вымирания и подчеркивает, что массовое вымирание, уничтожившее гигантских динозавров, было одним из самых биологически влиятельных событий за всю историю нашей планеты».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.