Ciupercile au apărut cu peste un miliard de ani în urmă, mult mai devreme decât plantele sau animalele, și au contribuit la modelarea primelor ecosisteme terestre.
După examinarea istoriei evolutive a ciupercilor, un grup internațional de oameni de știință a ajuns la concluzia că aceste organisme au apărut pentru prima dată între 900 de milioane și 1,4 miliarde de ani în urmă, mult mai devreme decât credeau oamenii de știință. Aceasta sugerează că ciupercile prosperau pe Pământ cu sute de milioane de ani înainte ca plantele să înceapă să crească.
Rezultatele, publicate în acces deschis în Nature Ecology & Evolution, au fost posibile prin metode analitice avansate și modele evolutive noi care combină mai multe tehnici de datare.
Cercetarea a reunit specialiști din mai multe țări și domenii, inclusiv biologul evoluționist Eduard Ocaña, cercetător Ramon y Cajal la Universitat Oberta de Catalunya (UOC). „Ca grup, ciupercile sunt mult mai vechi decât se imagina anterior. Este foarte probabil ca acestea să fi existat deja cu peste un miliard de ani în urmă, ceea ce le face unul dintre cele mai vechi grupuri majore de eucariote”, a spus Ocaña.
Aceasta înseamnă că ciupercile (un regn care include ciuperci, mucegaiuri și organisme unicelulare precum drojdiile) preced atât animalele (despre care se crede că au apărut cu aproximativ 600 de milioane de ani în urmă), cât și plantele terestre pluricelulare (cu aproximativ 500 de milioane de ani în urmă).
O cronologie revizuită pentru originile vieții
Spre deosebire de plante și animale, ciupercile rareori lasă în urmă fosile din cauza structurii lor moi, asemănătoare unui fir. Cu atât de puține rămășițe conservate, oamenii de știință s-au străduit mult timp să recompună povestea lor evolutivă. Pentru a depăși această provocare, cercetătorii au folosit o combinație de trei surse complementare: numărul limitat de fosile fungice cunoscute, secvențele genomice a peste o sută de specii și date despre transferurile orizontale de gene - un proces neobișnuit, dar revelator, care s-a dovedit a fi esențial pentru analiză.
Transferul orizontal de gene are loc atunci când o genă se mută de la o specie la alta. „Când o genă sare de la un organism la altul, asta ne spune că cele două au existat în același timp. Acest lucru ne permite să stabilim cronologii relative, deoarece orice rudă a liniei donatoare trebuie să fie neapărat mai veche decât orice descendent al liniei care a primit gena”, a explicat Ocaña.
Combinând dovezile din aceste schimburi genetice cu alte instrumente de datare moleculară și modele de calcul de mare viteză, echipa a generat o cronologie evolutivă mult mai precisă și detaliată pentru mai mult de 100 de specii de ciuperci.
Ciupercile: primii pionieri ai vieții pe uscat
Constatările depășesc stabilirea unor date antice. Ele remodelează înțelegerea noastră asupra celor mai timpurii ecosisteme terestre ale Pământului, care sunt slab reprezentate în registrul fosilelor. Potrivit lui Ocaña, „constatările noastre arată că ciupercile erau deja prezente în mediile terestre cu cel puțin 800 de milioane de ani în urmă și aveau interacțiuni ecologice cu strămoșii plantelor terestre pluricelulare, deși în prezent nu suntem siguri de gradul de complexitate al acestor interacțiuni. Acești strămoși probabil au împărtășit asemănări cu grupurile de alge verzi care sunt cele mai apropiate din punct de vedere evolutiv de plantele terestre pluricelulare, dintre care unii membri au un anumit grad de adaptabilitate la medii non-acvatice.”
Ciupercile moderne formează parteneriate simbiotice cu majoritatea plantelor, furnizându-le nutrienți în schimbul carbohidraților. Aceste relații antice, numite micorize, pot data de la unele dintre cele mai timpurii vieți de pe uscat. Cu mult înainte de apariția plantelor complexe, ciupercile ar fi putut ajuta algele și plantele primitive să se adapteze la condițiile terestre, câștigând în același timp noi surse de energie în schimb. „Dacă acceptăm că ciupercile au fost esențiale în a ajuta plantele să colonizeze Pământul, teoria noastră este că acest parteneriat ar fi putut începe mult mai devreme decât se credea anterior, în medii similare cu crustele biologice ale solului sau cu covoarele microbiene pe care le avem și astăzi”, a spus Ocaña, care este afiliat cu Centrul eHealth UOC și Centrul UOC-TECH.
Reimaginarea unui Pământ cândva „gol”
Vizualizarea tradițională a Pământului timpuriu prezintă o planetă stearpă până când au apărut plantele acum aproximativ 500 de milioane de ani. Acest studiu contestă această idee. Noile dovezi sugerează că ciupercile erau deja active de sute de milioane de ani, interacționând cu formele de viață timpurii și transformând peisajul. Prin descompunerea mineralelor, eliberarea nutrienților și contribuirea la crearea primelor soluri, aceste ciuperci antice au jucat un rol cheie în a face Pământul un loc mai ospitalier pentru viața viitoare.
Această descoperire, care s-a bazat pe o colaborare strânsă între experți în evoluție, paleontologie și biologie moleculară, evidențiază, de asemenea, importanța inovației interdisciplinare. „Ideea a pornit de la un instrument inovator dezvoltat de grupul maghiar al Dr. Gergely J. Szöllősi, din care am făcut parte când îmi făceam cercetarea postdoctorală. Aceste constatări nu ar fi fost posibile fără această colaborare sau contribuțiile cercetătorilor din Ungaria, Anglia, Japonia și Catalonia”, a spus Ocaña.
Deschiderea de noi căi pentru cercetare
Echipa speră acum să aplice abordarea sa altor ramuri ale vieții complexe pentru a ne rafina înțelegerea evoluției ca întreg. „Ciupercile au fost un subiect excelent de studiu, deoarece raritatea înregistrărilor fosile a însemnat că abordarea noastră a oferit o valoare adăugată semnificativă. Următoarea provocare este să extindem aceste tehnici la toate eucariotele pentru a dezvolta un ceas molecular mult mai fin pentru toată viața complexă”, a spus Ocaña.
Cercetarea lui Ocaña în calitate de Junior Leader postdoctoral fellow, susținută de Fundația „la Caixa”, face parte din inițiativele mai largi ale UOC în domeniul durabilității digitale, al bunăstării planetare și al inovației în sănătate, contribuind la Obiectivele de Dezvoltare Durabilă ale ONU (ODD 15: Viața pe pământ).