Az HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatói és partnereik genetikai „cserék” segítségével újra kalibrálták a gombák törzsfáját, feltárva egy, az első szárazföldi növényeket megelőző, mély múltra visszatekintő történelmet.
Az összetett világ öt útja
A bolygón, amelyet egykor egysejtű élőlények uraltak, egy forradalmi változás nem is egyszer, hanem legalább öt különböző alkalommal ment végbe: a komplex többsejtű élet evolúciója. Ez nem csupán a sejtek összetapadását jelentette; ez olyan élőlények hajnala volt, ahol a sejtek specializált feladatokat láttak el, és elkülönült szövetekbe és szervekbe szerveződtek, hasonlóan a saját testünkhöz. Ez az ugrás kifinomult új eszközöket igényelt, beleértve a sejtek egymáshoz tapadását biztosító magasan fejlett molekuláris mechanizmusokat és a szervezeten belüli kommunikációt lehetővé tévő bonyolult rendszereket. Ez a mélyreható evolúciós újítás öt fő csoportban egymástól függetlenül jelent meg: az állatok, a szárazföldi növények, a gombák, valamint az algák két különálló vonalában (vörös- és barnamoszatok).1 Annak megértése, hogy e csoportok mikor jelentek meg, alapvető fontosságú a földi élet történetének összeállításához.
Kőbe vésett idővonal
A legtöbb ilyen csoport esetében a fosszilis leletek geológiai naptárként szolgálnak, horgonypontokat biztosítva a földtörténeti mélyidőben. E bizonyítékok alapján az élet összetettségének egy időrendi képe rajzolódik ki.
|
Csoport |
Legidősebb kövületlelet | Kor |
Helyszín és jelentőség |
| Vörösmoszatok | Rafatazmia & Ramathallus | ~1,6 milliárd évvel ezelőtt | India. Jelenleg a legkorábbi ismert komplex többsejtű életformák; ezek a leletek jelentősen visszatolják az eukarióták megjelenésének idővonalát. |
| Állatok | Szivacsszerű kövületek | ~890 millió évvel ezelőtt | Kanada. A modern tengeri szivacsokra emlékeztető mikroszkopikus struktúrák arra utalnak, hogy az állati élet jóval a kambriumi robbanás előtt kezdődött. |
| Szárazföldi növények | Mikroszkopikus spórák | ~475 millió évvel ezelőtt | Omán. A megkövesedett spórák szolgáltatják az első egyértelmű bizonyítékot a növények szárazföldi megjelenésére, 50 millió évvel megelőzve a teljes növénymaradványokat. |
| Barnamoszatok | Fosszilis értelmezések | ~450 millió évvel ezelőtt | Globális. Molekuláris és fosszilis bizonyítékok az ordovíciumi nagy biodiverzifikációs esemény során, az óceánokban történt eredetre utalnak.3 |
Van azonban egy figyelemre méltó kivétel e kövületeken alapuló idővonal alól: a gombák. A gombák országa régóta rejtély a paleontológusok számára. Jellemzően puha, fonalas testük miatt ritkán kövesednek meg jól.5 Továbbá, ellentétben az állatokkal vagy a növényekkel, amelyeknél a komplex többsejtűség egyetlen eredetűnek tűnik, a gombák ezt a tulajdonságot többször is kifejlesztették különböző egysejtű ősökből, ami megnehezíti egyetlen eredetpont meghatározását a hiányos fosszilis leletanyagban.6 Ezen a ponton tesz döntő fontosságú hozzájárulást az Okinawai Tudományos és Technológiai Intézet (OIST) kutatóinak és együttműködő partnereinek új tanulmánya.
A genetikai óra leolvasása
A gombák fosszilis leletanyagában lévő hiányosságok áthidalására a tudósok a „molekuláris órát” használják. Az elgondolás lényege, hogy a genetikai mutációk egy szervezet DNS-ében viszonylag állandó ütemben halmozódnak fel a generációk során, mint egy stopperóra ketyegése.10 Két faj közötti genetikai különbségek számának összehasonlításával a kutatók megbecsülhetik, mennyi idővel ezelőtt váltak szét egy közös őstől.10
A molekuláris óra azonban kalibrálatlan; relatív időt képes feltárni, de abszolút éveket nem. Az óra beállításához a tudósoknak a fosszilis leletekből származó „horgonypontokkal” kell kalibrálniuk azt.12 A gombakövületek ritkasága miatt ez mindig is komoly kihívást jelentett. Az OIST által vezetett csapat ezt egy újszerű információforrás bevonásával oldotta meg: a különböző gombavonalak közötti ritka gén „cserékkel”, egy olyan folyamattal, amelyet horizontális géntranszfernek (HGT) neveznek.5 Míg a gének általában „vertikálisan”, szülőről gyermekre öröklődnek, a HGT olyan, mintha egy gén „oldalirányban” ugrana át egyik fajból a másikba. Ezek az események erőteljes időbeli nyomokat szolgáltatnak. Ha egy gén az A vonalból átugrott a B vonalba, az egyértelmű szabályt állít fel: az A vonal közös ősének idősebbnek kell lennie annál az időpontnál, amikor a gén megjelent a B vonalban. 17 ilyen átadás azonosításával a csapat egy sor „idősebb, mint/fiatalabb, mint” kapcsolatot állapított meg, amelyek segítettek drámaian pontosítani és leszűkíteni a gombák idővonalát.5
Egy ősi birodalom új történelme
Ezt az úttörő kutatást a HUN-REN hálózat két vezető magyar kutatócsoportja és a japán Okinawai Tudományos és Technológiai Intézet (OIST) közötti szoros együttműködés tette lehetővé. A tanulmány első szerzői Szánthó L. Lénárd, a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont munkatársa, és Merényi Zsolt, a szegedi HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont munkatársa voltak.5 Merényi Nagy G. László csoportjának tagja, amely a gombák evolúciós genomikájával és a többsejtűség evolúciójával kapcsolatos munkájáról híres. Ez a magyar szakértelem ötvöződött az OIST Modelleken Alapuló Evolúciós Genomikai Egységének élvonalbeli számítógépes módszereivel, amelyet Szöllősi J. Gergely (szintén a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatója) vezet és Dr. Eduard Ocaña-Pallarès társvezet.5
A csapat a következőket tette:
- Több száz konzervált gén alapján felépítették a gombák széleskörű törzsfáját, 225 különböző markert elemezve 110 gombafajon keresztül.5
- Datálták ezt a törzsfát a rendelkezésre álló kevés kövület, valamint a leszármazási vonalak közötti ritka géncserékből nyert új, relatív korra vonatkozó információk segítségével, amelyek megmutatják, mely ágaknak kell idősebbnek vagy fiatalabbnak lenniük, ezzel pontosítva az idővonalat.
A kutatók egy egyszerű, de nagy horderejű kérdést tettek fel: mikor kezdtek el a mai gombák diverzifikálódni? A kövületek és a ritka horizontális géntranszferekből származó relatív korinformációk kombinálásával elemzésük arra a következtetésre jutott, hogy az élő gombák közös őse nagyjából 1,4–0,9 milliárd évvel ezelőttre datálható – jóval a szárazföldi növények megjelenése előtt.5 Ez az időzítés alátámasztja a gombák és algák közötti kölcsönhatások hosszú előjátékát, amely segített előkészíteni a terepet a szárazföldi élet számára.
Miért fontos ez a felfedezés?
A gombák működtetik az ökoszisztémákat – újrahasznosítják a tápanyagokat, partnerségre lépnek más élőlényekkel, és néha betegségeket okoznak. Idővonaluk pontosítása megmutatja, hogy a gombák már jóval a növények előtt diverzifikálódtak, ami összhangban van az algákkal való korai partnerségekkel, amelyek valószínűleg segítettek előkészíteni az utat a szárazföldi ökoszisztémák számára.
Ez a felülvizsgált idővonal alapvetően újraértelmezi a szárazföld meghódításának történetét. Azt sugallja, hogy több százmillió évvel az első valódi növények meggyökerezése előtt a gombák már jelen voltak, valószínűleg mikrobiális közösségekben léptek kölcsönhatásba az algákkal.5 Ez a hosszú előkészítő szakasz elengedhetetlen lehetett a Föld kontinenseinek lakhatóvá tételéhez. A kőzetek lebontásával és a tápanyagok körforgásával ezek az ősi gombák lehettek az első igazi ökoszisztéma-mérnökök, létrehozva az első kezdetleges talajokat és alapvetően megváltoztatva a szárazföldi környezetet. Ebben az új nézetben a növények nem egy kopár pusztaságot hódítottak meg, hanem egy olyan világot, amelyet évezredeken át a gombák birodalmának ősi és kitartó tevékenysége készített elő számukra.
A publikáció adatai
Cím: A timetree of Fungi dated with fossils and horizontal gene transfers
Folyóirat: Nature Ecology & Evolution
Szerzők: Lénárd L. Szánthó, Zsolt Merényi, Philip Donoghue, Toni Gabaldón, László G. Nagy, Gergely J. Szöllősi, and Eduard Ocaña-Pallarès
DOI link: 10.1038/s41559-025-02851-z
Works cited
- A non-adaptive explanation for macroevolutionary patterns in the evolution of complex multicellularity – PMC, accessed September 29, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10680650/
- Have we found the first sign of animal life on Earth? | News – CORDIS, accessed September 29, 2025, https://cordis.europa.eu/article/id/430528-trending-science-have-we-found-the-first-sign-of-animal-life-on-earth
- Complex multicellularity in fungi: evolutionary convergence, single origin, or both? – bioRxiv, accessed September 29, 2025, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/230532v1
- Biogeographic calibrations for the molecular clock – PMC – PubMed Central, accessed September 29, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4614420/
- Multicellular organism – Wikipedia, accessed September 29, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Multicellular_organism
- Weird and wonderful world of fungi shaped by evolutionary bursts, study finds | ScienceDaily, accessed September 29, 2025, https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220815112817.htm
- Complex multicellularity in fungi: evolutionary convergence, single origin, or both? | bioRxiv, accessed September 29, 2025, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/230532v1.full-text
- wikipedia.org, accessed September 29, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Multicellular_organism#:~:text=It%20evolved%20repeatedly%20for%20Chloroplastida,slime%20molds%20and%20red%20algae.
- How Molecular Clocks Are Refining Human Evolution’s Timeline – SAPIENS – Anthropology Magazine, accessed September 29, 2025, https://www.sapiens.org/biology/molecular-clocks/
- Molecular clock – Wikipedia, accessed September 29, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_clock
- 7 Molecular clock analysis – Bioinformatics – Fiveable, accessed September 29, 2025, https://fiveable.me/bioinformatics/unit-6/molecular-clock-analysis/study-guide/PDhYDw7BlzqjyI1n
- Calibration of Avian Molecular Clocks | Molecular Biology and Evolution – Oxford Academic, accessed September 29, 2025, https://academic.oup.com/mbe/article/18/2/206/1079289
- Beyond fossil calibrations: realities of molecular clock practices in evolutionary biology – Frontiers, accessed September 29, 2025, https://www.frontiersin.org/journals/genetics/articles/10.3389/fgene.2014.00138/full
