Обычно ученые узнают о том, как выглядели древние обитатели Земли, анализируя их окаменевшие останки. Однако до периода, получившего название Кембрийский взрыв (около 580 миллионов лет назад), когда на планете образовалось множество новых видов живых существ, организмы в основном не содержали твердых тканей, которые могут сохраняться в течение длительного времени. При этом считается, что жизнь на Земле возникла уже более трех миллиардов лет назад.

Авторы новой работы пытались выяснить генетические характеристики самых ранних обитателей планеты, анализируя ДНК ее современных жителей. Гены, раз образовавшись, наследуются из поколения в поколение, однако с течением времени в них могут накапливаться различные изменения. Оценивая количество таких изменений, исследователи могут определить, как давно появился тот или иной ген.

В новом исследовании ученые составили математическую модель наследования генов и их изменений во времени, включающую вертикальное наследование, горизонтальную передачу (то есть передачу генов организму, не являющемуся прямым потомком), удвоение генов и их потерю. В результате авторы смогли определить, когда появилось множество генов, характерных для современных обитателей планеты. Оказалось, что около 27 процентов из них образовались в период от 3,3 до 2,8 миллиарда лет назад - примерно одновременно с так называемой кислородной катастрофой, убившей большую часть тогдашних жителей Земли.

Исследование этих генов показало, что большая часть этих генов отвечает за транспорт электронов через мембраны. Этот механизм необходим для дыхания - то есть процесса получения энергии с участием кислорода. Кроме того, электронный транспорт задействован в процессе фотосинтеза.