Forradalmian precíz módszerrel tárták fel az emlősök evolúciós családfáját

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Az első méhlepényes emlősök nem a kréta végi kihalás után alakultak ki, hanem  még a dinoszauruszok árnyékában, több tízmillió évvel korábban – derült ki egy, az emlősök evolúciójának időrendjét páratlan pontossággal feltáró kutatásból.

A 72 ma élő emlős genomján, valamint más genetikai és fosszíliákból származó adatokon alapuló eredmények több mint 4700 emlősfaj és az általuk alkotott összes nagyobb emlőscsoport rokonsági kapcsolatára, illetve azok kialakulásának idejére mutatnak rá. A Nature-ben december végén közölt tanulmány a méhlepényesek eredete mellett arra is utal, hogy a modern emlősök változatossága nagyrészt a 66 millió évvel ezelőtti kihalási esemény után jött létre.

Művészi ábrázolás a méhlepényesek és kihalt közeli rokonaik (Eutheria) közé tartozó Durlstodon ensomi és Durlstotherium newmani emlősökről, amelyek a korai kréta időszakban éltek.Fotó: Mark Witton

Az élőlények evolúciós családfáját fejlett statisztikai algoritmusok és genetikai információk segítségével lehet meghatározni, a DNS-kódban adott idő alatt bekövetkező mutációk számának ismeretében pedig arra is van lehetőség, hogy a családfa különböző pontjai közt eltelt időt meg lehessen becsülni, egy molekuláris órának nevezett eljárással. Mivel a DNS változásának sebessége időnként eltérhet, a molekuláris órákat a szakemberek precíz kormeghatározással rendelkező fosszíliák segítségével kalibrálják.

Nem volt robbanásszerű a méhlepényesek megjelenése

Mario dos Reis Barros, a londoni Queen Mary Egyetem bioinformatikusa és kollégái erre alapozva fejlesztették ki új módszerüket, amely a bayesiánus statisztika és a teljes genomokból származó adatok előnyeit egyesíti. Kutatásuk során 72 emlősgenom és a kalibrációhoz használt fosszíliák adatainak segítségével előbb 72 fajra állítottak fel egy, azok evolúciós történetét leíró családfát. Ezt később statisztikai módszerrel, további genetikai adatokkal és 60 kalibrációs fosszíliával kiterjesztették, így egy összesen 4705 emlősfajt tartalmazó családfát kaptak. A teljes adatelemzés összesen 80 ezer órányi processzoridőt vett igénybe, ami becslésük alapján 16,7 tonna szén-dioxid-kibocsátáshoz vezetett.

A kutatók arra jutottak, hogy a legtöbb mai emlőst magában foglaló méhlepényesek alosztálya 83,3–77,6 millió éve, a késő kréta időszakban alakult ki, viszont 18 főbb csoportjából 17 csak a fajok háromnegyedét elsöprő, egy kisbolygó által okozott kréta végi kihalás után, a paleogén időszakban jött létre. Mario dos Reis Barros és munkatársainak eredményei lényegében kizárják, hogy a méhlepényesek robbanásszerűen, a 66 millió évvel ezelőtti nagy kihalás után, vagy jóval korábban, a kréta elején jelentek volna meg. Úgy látják, az eredmények inkább a méhlepényesek fokozatos evolúciójának irányába, vagy a kréta vége felé kezdődő, majd a nagy kihalás után felgyorsuló evolúcióra mutatnak.

Amint a tanulmány vezető szerzője, Sandra Álvarez-Carretero elmondta, „a teljes genomok vizsgálatban való felhasználásával és a fossszíliákból származó információkkal le tudtuk csökkenteni a bizonytalanságot, és össze tudtunk állítani egy precíz evolúciós idősort. Vajon együtt éltek a modern emlőscsoportok a dinoszauruszokkal, vagy csak a nagy kihalás után jöttek létre? Erre most már világos válaszunk van.”

A sünök és a vakondok ősei még együtt éltek a dinoszauruszokkal 

Az egyetlen olyan mai méhlepényes csoport, amely a kréta végi kihalás előtt jelent meg, az Eulipotyhpla nevű rend, amelybe a sünök, a cickányok és a vakondfélék is tartoznak – ez a vizsgálat szerint 72,5–67,7 millió éve alakult ki. Az első rágcsálók, denevérek és főemlősök a kihalást követő néhány millió évben jelentek meg, míg az első páros- és páratlanujjú patások, valamint ragadozók közel tízmillió évvel később. A legfiatalabb méhlepényes csoport a repülőmakiféléket felölelő bőrszárnyúak rendje lett, amelynek első képviselői 33,2–9,4 millió éve jelentek meg a Földön.

A legfiatalabb emlős, a repülőmaki (Cynocephalus volans)Fotó: PATRICE CORREIA/Biosphoto via AFP

A kutatás az emlősök többi nagyobb csoportjával is foglalkozott a méhlepényeseken kívül. A kloákások esetében, ahová a kacsacsőrű emlős és hangyászsünfélék tartoznak, még az új módszer is rendkívül bizonytalan értéket adott, 119–37,5 millió évre becsülte kialakulásukat. A méhlepényesek mellett szintén az elevenszülő emlősök közé tartozó, a koalákról és kengurukról ismert erszényesek a kutatók szerint 57,9–49,3 millió éve jelentek meg, míg a legelső valódi emlősök kialakulására szintén viszonylag bizonytalan időtartamot kaptak a genetikai adatok alapján – ezt 251–165 millió évben állapították meg, amely lefedi a teljes triászt és a jura időszak jelentős részét.

Mario dos Reis Barros és kollégái úgy vélik, hogy eredményeiken bioinformatikai módszerekkel már nem lehet sokat javítani, ahhoz ma még ismeretlen emlősök fosszíliáit kell megtalálni. A kutatók szerint módszerük a korábban használt megoldásoknál sokkal precízebb eredményt ad, ráadásul processzorkímélő módon, több száz évnyi számítási időt megspórolva. Szerintük a módszer emiatt nemcsak az emlősök korai evolúcióját segíthet pontosabban feltárni, hanem hasonlóan vitatott rendszertani kérdéseket is eldönthet más élőlénycsoportoknál, legalábbis ott, ahol teljes genomok rendelkezésre állnak.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: