Повсеместный морской организм совместно эволюционировал с другими микробами, способствуя формированию более сложных экосистем

Новое исследование показывает, что метаболизм крошечной цианобактерии Prochlorococcus — самого многочисленного фотосинтезирующего организма в океанах — эволюционировал таким образом, что, вероятно, способствовал появлению других организмов и формированию более сложной морской экосистемы. Эта эволюция могла даже помочь глобальным изменениям, сделавшим возможным развитие более сложных организмов на Земле.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, демонстрирует, что по мере эволюции Prochlorococcus в верхних слоях океана его метаболизм ускорялся, позволяя эффективнее поглощать скудные питательные вещества. Это, в свою очередь, привело к увеличению объёма органических отходов, которые стали питательной средой для эволюции других бактерий, таких как SAR11. Сформировалась взаимовыгодная система рециркуляции отходов, максимизирующая общий поток энергии через систему. Авторы работы отмечают, что эта взаимозависимая кооперативная связь очень похожа на отношения между хлоропластами и митохондриями в клетках растений.

Коллективная максимизация метаболической активности, по мнению учёных, могла иметь ещё одно важное последствие. Через сложный геохимический цикл, включающий производимые микробом углеродные соединения и их взаимодействие с железом, бактерии могли способствовать значительному росту уровня кислорода в атмосфере Земли около полумиллиарда лет назад. Этот скачок кислорода, как полагают, привёл к кембрийскому взрыву — быстрому появлению множества новых видов.

«Эта эволюционная динамика говорит о способе увеличения ресурсов для всей системы, от чего выигрывают все. Она увеличивает общие системные ресурсы», — отмечает постдок Рогер Бракман. Как подчёркивает профессор Салли (Пенни) Чисхолм, чтобы понять жизнь во всех её измерениях, необходимо рассматривать её на всех масштабах — от генов до экосистем.