Необычная окаменелость из Китая говорит о том, что первые многоклеточные существа появились на Земле примерно 1,56 миллиарда лет назад, почти на миллиард лет раньше, чем считалось ранее, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Найденные первые многоклеточныеСегодня ученые считают, что жизнь могла появиться на Земле уже три миллиарда лет назад, однако первые 2,5 миллиарда лет своего существования она провела исключительно в одноклеточной форме. Первые многоклеточные существа предположительно появились лишь 600-650 миллионов лет назад, во время эдиакарского периода, и об их жизни, благодаря почти полному отсутствию их останков, мы почти ничего не знаем.

Шисин Чжу (Shixing Zhu) из Университета геологических наук Китая в Вухане и его коллеги из Норвегии и США проводили раскопки на севере Китая, где залегают породы формации Гаоюйчжуан, сформировавшиеся в середине протеозойской эры, примерно 1,5-1,6 миллиарда лет назад.

Изучая эти породы, ученые натолкнулись на необычные залежи "угля" – пород, состоявших преимущественно из углерода, указывавшего на их органическое происхождение. Заинтригованные палеонтологи изучили их структуру при помощи Рамановского спектрометра и нескольких микроскопов, после чего попытались понять, какие микробы могли их оставить.

К их большому удивлению, данный "уголь" был сформирован не из останков одноклеточных существ, а из достаточно крупных и однозначно многоклеточных "прото-животных" или "прото-растений", чья длина могла достигать десяти, двадцати и даже тридцати сантиметров. По своей форме они больше всего напоминали отпечатки водорослей, растущих на небольших глубинах у берегов морей и океанов.

В отличие от большинства водорослей, являющихся одноклеточными представителями жизни, данные существа, пока не получившие имя, были однозначно многоклеточными. В пользу этого говорит большой размер их клеток и "бесшовный" характер соединений между ними, говоривший о том, что они представляли единое целое, а не "конфедерацию" из фактически независимых клеток.

Как предполагают исследователи, найденные ими существа были все же ближе к растениям, чем к животным, так как они умели фотосинтезировать – на это указывают останки структур, похожих на хлоропласты растений. В них было всего два типа тканей – "обычные" клетки, вероятно занимавшиеся фотосинтезом, и особые структурные клетки, поддерживавшие лист "растения".

Тем не менее, по словам Чжу и его коллег, не стоит сразу относить данную находку к числу растений – для определения ее положения на древе эволюции у ученых пока нет достаточного количества данных. С другой стороны, открытие данных "водорослей" позволяет говорить о том, что многоклеточные существа на Земле появились как минимум на миллиард лет раньше, чем произошел "кембрийский взрыв", который мы считали отправной точкой эволюции предков всех растений и животных.

Источник: РИА Новости

Палеонтологи нашли в Китае окаменелости, которые являются древнейшими эмбрионами многоклеточных существ. Ученые разглядели у них зачатки органов бесполого размножения.

Эмбрион MegasphaeraОписание находки, сделанной китайскими палеонтологами из Нанкинского института геологии и палеонтологии, опубликовано в свежем выпуске журнала Nature.

Специалистам было давно известно о странных окаменелостях Megasphaera, которых находят в отложениях эдиакарской эпохи в южном Китае. Они представляют собой округлые образования диаметром несколько миллиметров, похожие на пчелиные соты. До настоящего времени считалось, что Megasphaera - не что иное, как окаменевшие группы бактерии или же колонии водорослей наподобие вольвокса.

Однако авторы статьи показали, что в действительности эти образования являются эмбрионами настоящих многоклеточных существ. Они собрали новый материал, позволивший им проследить развитие Megasphaera от одноклеточной стадии до зародыша с дифференцированными клетками.

Выяснилось, что на последних этапах развития у Megasphaera появляются компактные органы, которые исследователи назвали матрешками. В их состав входят мелкие клетки, существенно уступающие по размерам клеткам остального тела. Однако важнее всего то, что они являются продуктами другого типа клеточных делений.

Обычные клетки Megasphaera по мере увеличения их числа уменьшаются в объеме, то есть они делятся, но не растут. А вот размер клеток в матрешках одинаков и не зависит от их количества. Это значит, что во время клеточных делений они успевают немножко подрасти. Данная особенность никогда не наблюдалась в колониях водорослей и бактерий, из чего ученые заключили, что Megasphaera - это многоклеточные, а матрешки следует интерпретировать как зачатки органов размножения.

Напомним, что в эдиакарскую эпоху на Земле существовали многоклеточные существа, которых нельзя отнести ни к одному современному типу животных. Недавно палеонтологи создали их 3D-реконструкцию.

Источник: infox.ru

Ученые выяснили, что самыми примитивными многоклеточными животными являются не губки, а гребневики. Об этом свидетельствуют результаты генетического анализа.

Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос геновРезультаты исследования, проведенного американскими генетиками из Брауновского университета, опубликованы в свежем выпуске журнала Science.

Долгое время специалисты считали, что губки, фильтрующие организмы, лишенные нервной и мышечной ткани, являются самыми примитивными многоклеточными животными. Однако авторы статьи предложили на эту роль внешне куда более «продвинутых» организмов - представителей типа гребневиков (Ctenophora).

Гребневики - это морские беспозвоночные, тело которых несет ряды ресничек. Они парят в толще воды и поедают небольших рачков и другую добычу. Исследователи расшифровали полный геном одного из них - гребневика Mnemiopsis leidyi. В свое время Mnemiopsis «прославился» тем, что попал в Черное время и подорвал там кормовую базу промысловой рыбы.

Исследователи сопоставили геном Mnemiopsis (длиной около 150 миллионов пар нуклеотидов) с геномами губок. Выяснилось, что генетически губки и гребневики достаточно похожи - например, у губок есть полный набор генов, ответственных за развитие нервной системы. Следовательно, губки когда-то ее имели, но затем отказались от нервных клеток из-за сидячего образа жизни.

В то же время гены, отвечающие у Mnemiopsis за мышечные клетки, отличаются от генов всех остальных многоклеточных. Следовательно, они обзавелись мышечной тканью независимо. Все это натолкнуло ученых на мысль, что именно гребневики раньше всех отделились от эволюционного древа многоклеточных.

«Наше открытие показывает, что мышечные и нервные клетки, в ходе эволюции могли бесследно утрачиваться, а также возникать несколько раз, несмотря на их сложность», -- пояснил Джим Мулликин, соавтор статьи.

Истчоник: infox.ru

Одно из самых знаменательных событий в истории жизни на Земле — переход от одноклеточных организмов к многоклеточным. По мнению биологов, происходило это не один и не два, а целых двадцать раз, но в последние 200 млн лет такого, увы, не случалось. А учёным очень хотелось бы понять, как это было: всё-таки все наши специализированные органы и ткани есть прямое следствие того, что когда-то жизнь пошла по многоклеточному пути.

Зелёная одноклеточная водоросль Chlamydomonas reinhardtii (фото Scientifica). Но исследователи не сдаются, пытаясь воссоздать этот переход с современными организмами, которые хотя бы отчасти можно уподобить древнейшим одноклеточным. Несколько лет назад это удалось провернуть с дрожжами: оказалось, что эти грибы могут сформировать многоклеточные конгломераты всего за два месяца. Ну а сейчас то же самое сделано с зелёными водорослями.

Опыты с водорослями ставили Уильям Рэтклифф (William C. Ratcliff) (тот самый, что превращал одноклеточные дрожжи в многоклеточные) и его коллеги из Технологического института Джорджии и Миннесотского университета (оба — США). Десять культур одноклеточных водорослей Chlamydomonas reinhardtii растили в течение пятидесяти поколений. Время от времени водоросли мягко осаждали в центрифуге и отбирали кластеры клеток, которые быстрее всех падали на дно; эти кластеры давали начало следующему поколению.

 Как пишут исследователи в Nature Communications, в одной из десяти колоний к пятидесятому поколению появились уже вполне определённые многоклеточные скопления — причём, что самое удивительное, у клеток в них был синхронизирован жизненный цикл. Клетки водорослей оставались вместе на протяжении нескольких часов, после чего разбегались, чтобы начать делиться и сформировать новую многоклеточную колонию. 

Точно такой же опыт ставился с дрожжами, а повторить его с водорослями учёных заставила критика: им говорили, что современные дрожжи, хотя и являются одноклеточными, в прошлом были многоклеточными, а потому объединиться в нечто многоклеточное для них не составляет труда. Chlamydomonas же всегда были одноклеточными — однако тот же самый трюк удался и с ними.

Впрочем, в многоклеточности водорослей было одно важное отличие от дрожжевого случая: если дрожжи после деления оставались связанными (клетка с клеткой), то водоросли полностью отделялись друг от друга, но находились в одной общей слизистой оболочке. То есть многоклеточность не только могла возникать независимо у самых разных групп организмов, механизм её появления мог варьироваться от случая к случаю.

И это, возможно, говорит о том, что переход к многоклеточному состоянию для древнейших жизненных форм был не таким уж трудным и долгим, как об этом принято думать.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Два миллиарда лет назад на Земле было достаточно кислорода для появления и эволюции многоклеточных животных. Однако понадобилось еще полтора миллиарда лет, чтобы в океанах нашей планеты началась "кембрийская революция". Европейские палеонтологи нашли причину, не позволившую жестоким доисторическим монстрам появиться еще в глубоком докембрии.

Ископаемые следы первых попыток перехода к многоклеточности Согласно современным взглядам ученых, бурное развитие жизни на Земле началось около 550 млн лет назад, в кембрийском периоде. Именно тогда содержание кислорода в атмосфере достигло 10% от современного. По мнению палеонтологов, доступный кислород привел к взрывному увеличению разнообразия живых существ и радикальному ускорению эволюционных процессов, создавших, в конечном итоге, всю современную флору и фауну.

Новая работа международной группы исследователей из европейских университетов грозит полностью разрушить эту стройную картину. Как сообщила доктор Эмма Хаммарлунд из Северного центра эволюции Земли (Nordic Center for Earth Evolution), 2,1 млрд лет назад содержание кислорода было точно таким же, как и во времена "кембрийского взрыва".

"Мы исследовали горные породы возрастом 2,15-2,08 млрд лет. Они показывают, что в те времена кислород уже присутствовал в глубинных слоях океана. А это значит, что его было достаточно и в атмосфере, – рассказала Хаммарлунд. – Мы пока не можем точно сказать, сколько процентов кислорода насчитывалось в воздухе или воде, но очевидно, его хватало для начала развития первых живых существ".

Речь идет о проблематичных окаменелостях, обнаруженных Хаммарлунд и ее коллегами в древнейших осадочных отложениях. Судя по всему, они принадлежат неизвестной прежде форме жизни, которая уже в те далекие времена пыталась освоить многоклеточность. "Тогда не было крупных существ, к которым мы привыкли сегодня. Это было нечто вроде микробов, которые экспериментировали с путями превращения в многоклеточные организмы. Им хватало кислорода для  своих экспериментов, но очевидно, что-то пошло не так", –сообщила ученый.

Возможно, причиной провала первых попыток перехода к многоклеточности стала неспособность ранних существ к созданию прочных защитных покровов. По этой же причине сегодня практически невозможно сказать о них что либо конкретное – ведь в ископаемом состоянии лучше всего сохраняются именно твердые части древних животных. Но возможны и другие объяснения.

"Почему эволюционный взрыв не произошел еще в те времена? Возможно, проблема была заложена в генетике этих ранних форм жизни. Или, может быть, те организмы не пытались есть друг друга, и поэтому эволюционная гонка никак не могла начаться. У нас есть несколько вариантов объяснения, но пока слишком мало данных, чтобы говорить об этом с уверенностью", – приводит слова Хаммарлунд Red Orbit.

Статья "Oxygen dynamics in the aftermath of the Great Oxidation of Earth’s atmosphere" доступна на сайте Pnas.org

Источник: PaleoNews

Переход от одноклеточной формы организации к многоклеточной в эволюции жизни совершался неоднократно — считается, что около двадцати пяти раз. В связи с этим многие исследователи полагают, что причин у такого процесса могло быть множество. К примеру, клетки могут объединяться для защиты от хищника (считается, что это главная причина многоклеточности у зелёных водорослей). Или же клетки собираются, потому что им так проще расселяться и размножаться (случай слизевиков).

Многоклеточные колонии слизевиков образуются при агрегации неродственных клеток. (Фото Carolina Biological.)Но достаточно ли одной причины, чтобы клетки объединились? Исследователи из Оксфорда (Великобритания) полагают, что другим важным фактором тут служит генетическое родство клеток. Действительно, группа может образоваться не только из родственников; для защиты от хищников могут объединиться индивидуумы, которые генетически друг другу никто (разве что все они относятся к одному виду). Однако именно родственные отношения позволили появиться на свет некоторым хорошо известным особенностям многоклеточных организмов.

«Школьный» пример примитивного многоклеточного — водоросль вольвокс, чьи колонии образуются путём последовательного деления одной исходной клетки. (Фото Kage-Mikrofotografie.)Роберта Фишер, один из авторов интересующей нас статьи в журнале Current Biology, сравнивает формирование многоклеточных связей с образованием социальной группы у насекомых. Клетки, по её словам, вступают между собой в такие же отношения, как и муравьи в муравейнике или пчёлы в улье. У многоклеточных организмов, как всем известно, разные группы клеток выполняют разные функции — подобно кастам у социальных насекомых.

Но у муравьёв и пчёл все члены колонии приходятся друг другу родственниками. Вот и у клеток, по мнению исследователей, появление дифференцированных групп возникло благодаря генетическому родству между многоклеточными колонистами. В этом случае клетке относительно легко отказаться от самостоятельного размножения и передать эту функцию другим. А именно так и обстоят дела, к примеру, в человеческом организме: у нас есть доля половых клеток, от которых зависит передача генетической информации следующему поколению, а все остальные клетки, грубо говоря, находятся у них на посылках.

Отсюда авторы делают такой вывод: по крайней мере одним из преимущественных вариантов появления многоклеточных организмов было объединение потомков одной родительской клетки, то есть клонов. В союзе клонов проще появиться разным клеточным «кастам», в том числе таким, которые утратили способность размножаться самостоятельно. То есть одной из мощнейших сил, двигавших одноклеточных по направлению к многоклеточности, был родственный альтруизм.

Однако сами учёные подчёркивают, что это не единственный способ. Они проанализировали 168 видов, находящихся как бы на пороге между двумя состояниями, и среди них попадались такие, что образовывали многоклеточные колонии агрегацией неродственных друг другу клеток (вроде тех же слизевиков). Кроме того, многоклеточность — вовсе не неизбежный вариант развития: случается, что преимущества одноклеточной жизни перевешивают прелести жизни многоклеточной, поэтому то разным организмам приходится соотноситься только с собственными индивидуальными условиями и оценивать лишь личную выгоду от того или иного варианта.

 Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Год назад исследователи из Миннесотского университета (США) сообщили о том, что им удалось воссоздать переход от одноклеточных организмов к многоклеточным. В статье, опубликованной в январе 2012-го, Уильям Рэтклифф и его коллеги описывали, как пекарские дрожжи образовывали кластеры, которые демонстрировали признаки единого организма. Условием отбора работала гравитационная сила: чем крупнее был кластер, тем быстрее он садился на дно. Учёные попросту отбирали те линии клеток, которые раньше других оказывались на дне.

Кластер дрожжей перед размножением; красным выделены погибшие клетки, по которым пройдёт линия деления. (Фото авторов работы.)В новой статье, опубликованной в журнале Evolution, та же группа учёных сообщает, до каких пределов доходит стремление дрожжей оставаться вместе. Понятно, что бесконечно расти такие кластеры не могут и в какой-то момент появление новых клеток в колонии должно прекратиться. Чтобы проверить это, исследователи просто продлили свой первоначальный эксперимент: на сей раз опыт шёл не неделю, а 227 дней.

Сначала кластеры дрожжей увеличивали свой вес за счёт появления новых клеток. Но через 65 дней дрожжи меняли стратегию: теперь они стремились сложиться в более сферические, более обтекаемые формы с минимумом выростов и выступов, которые замедляли бы оседание на дно. При этом число клеток уже не росло, то есть дрожжи старались опуститься не за счёт увеличения веса, а с помощью гидродинамических уловок. Среднее же число клеток в кластере к концу эксперимента было около 114 (тогда как через неделю после начала эксперимента кластеры насчитывали около 42 клеток).

Эволюция от первых многоклеточных происходила в древних морях и океанах, и потому, кроме гравитации, на первых многоклеточных действовали и гидродинамические силы. В какой-то момент стало понятно, что задачу быстрого оседания можно решить не столько за счёт увеличения размеров и веса, сколько с помощью оптимизации собственной гидродинамики. И что добавление новых клеток может эту гидродинамику, чего доброго, испортить. А не слишком большое число клеток как раз позволяло принять удобную с точки зрения гидродинамики форму и быстро упасть на дно, подальше от хищников.

Возможно, в дальнейшем, когда строение многоклеточных стало усложняться, предшественники тканей и органов стали возникать как раз из таких вот «модулей», насчитывавших сотню-другую клеток. По крайней мере так могло происходить, пока гидродинамические силы не потеряли своего значения. Однако при всех подобных гипотезах следует помнить, что это лишь предположения, которые нам сегодняшним кажутся более или менее достоверными: что именно происходило на Земле во времена первых многоклеточных, мы знать не можем.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Более миллиарда лет прошло от появления одноклеточных до "изобретения" ядра клетки и рождения ряда других новшеств. Только тогда открылась дорога к первым многоклеточным существам, давшим начало трём царствам животных, растений и грибов. Европейские учёные выдвинули новое объяснение этого преображения, идущее вразрез с существовавшими до сих пор представлениями.

Эукариоты сумели завоевать мир в первую очередь потому, что придумали митохондрии – специализированные энергетические узлы клетки (на этой модели они показаны розовым) (фото Donald Bliss, Sriram Subramaniam, National Library of Medicine, NIH) Прокариоты (доядерные одноклеточные) родились приблизительно 3,8 миллиарда лет назад. Более продвинутые по строению организмы — эукариоты (их клетки содержат ядро) — возникли более двух миллиардов лет назад. И от них порядка одного миллиарда лет назад уже стартовала эволюция многоклеточных существ.

Длина митохондрий колеблется примерно от 1 до 70 микрометров, а диаметр – от 0,5 до 10 мкм (иллюстрация Odra Noel)Теперь два таких создания – Ник Лейн (Nick Lane) из университетского колледжа Лондона (UCL) и Уильям Мартин (William Martin) из института ботаники университета Дюссельдорфа – разработали оригинальную теорию. По ней выходит, что ключом к появлению эукариот стало не изобретение ядра (как рассуждали учёные 70 лет), а возникновение митохондрий.

Принято считать, что сначала от прокариот родились более совершенные ядерные клетки, полагавшиеся на старые энергетические механизмы, а уже позже новобранцы обзавелись митохондриями. Последним отводилась важная роль в дальнейшей эволюции эукариот, но не роль краеугольного камня, лежащего в самой её основе.

"Мы показали, что первый вариант не сработает. Для развития сложности клетки ей необходимы митохондрии", — поясняет Мартин. "Наша гипотеза опровергает традиционную точку зрения, будто переход к эукариотическим клеткам требовал только лишь надлежащих мутаций", — вторит ему Лейн.

По теории симбиогенеза, митохондрии (так же как и пластиды) первоначально были отдельными одноклеточными организмами. Их захватили другие клетки, превратив в эндосимбионтов. Постепенно "квартиранты" утратили способность к самостоятельному существованию и превратились в органоиды.

Уильям и Ник говорят, что этот удачный шаг случился лишь один раз за всю историю эволюции. Вместо того чтобы стать паразитом и эксплуатировать клетку-хозяина, убивая её, предок митохондрии и приютившая его клетка пошли на сотрудничество.

Число митохондрий (показаны красным) в одной клетке варьируется от единственного экземпляра (в основном в одноклеточных эукариотах) до двух тысяч (например, в клетках печени человека) (иллюстрация Odra Noel)Появление митохондрий в плане энергетики можно сравнить с изобретением ракеты после телеги, ведь ядерные клетки в среднем в тысячу раз больше по объёму, чем клетки без ядра.

Последние, казалось бы, тоже могут расти в размерах и сложности устройства (тут есть единичные яркие примеры). Но на этом пути крохотных существ ждёт подвох: по мере геометрического роста быстро падает отношение площади поверхности к объёму.

Между тем простые клетки генерируют энергию при помощи покрывающей их мембраны. Так что в крупной прокариотической клетке может быть полным-полно места для новых генов, но ей просто не хватит энергии для синтеза белков по этим "инструкциям".

Простое увеличение складок внешней мембраны положение не особо спасает (хотя и такие клетки известны). С данным способом наращивания мощности увеличивается и число ошибок в работе энергетической системы. В клетке накапливаются нежелательные молекулы, способные её погубить.

Митохондрии — блестящее изобретение природы. Увеличивая их количество, можно наращивать энергетические возможности клетки без роста её внешней поверхности. При этом каждая митохондрия обладает ещё и встроенными механизмами контроля и ремонта.

Сравнение энергетики разных клеток и их схемы. a) – средний прокариот (Escherichia), b) – очень крупный прокариот (Thiomargarita) и (c) средний эукариот (Euglena). На диаграммах показаны (сверху вниз): мощность (ватты) на грамм клетки (d), мощность (фемтоватты) на один ген (e) и мощность (пиковатты) на гаплоидный геном (f) (иллюстрации Nick Lane, William Martin/Nature)Авторы работы посчитали, что средняя эукариотическая клетка теоретически может нести в 200 тысяч раз больше генов, чем средняя бактерия. Эукариот можно представить как библиотеку с большим числом полок — заполняй книгами вволю. Ну а более протяжённый геном — это основа для дальнейшего совершенствования строения клетки и её метаболизма, появления новых регуляторных цепей.

По вычислениям Лейна и Мартина, на каждый ген своего наследственного кода эукариоты располагают на четыре-пять порядков большим запасом энергии, чем бактерии. С этой точки зрения бактерии находятся на дне энергетической пропасти, выбраться из которой они не могут.

Переход клеток к выработке энергии с помощью митохондрий можно сравнить с промышленной революцией. Вместо того чтобы линейно наращивать размер мануфактуры, клетки пошли на качественное изменение: они построили "завод" и поставили в него ряды специализированных "станков".

Потому, несмотря на миллиарды лет существования, прокариоты и поныне остались относительно простыми существами, а эукариоты давным-давно изобрели новые средства передачи сигналов между клетками и шагнули в сторону многоклеточных форм жизни. Нас с вами.

Теория европейских учёных, кстати, может пригодиться и в оценке вероятности существования сложных форм жизни на других мирах.

Дело в том, что примеры поглощения бактериями других клеток — крайне редки. Это означает, что, однажды возникнув, жизнь на многие эоны может задержаться на простой одноклеточной стадии. До тех пор, пока счастливый случай не поможет ей изобрести внутриклеточные энергетические фабрики. "Основные принципы являются универсальными. Даже инопланетянам необходимы митохондрии", — заключает Лейн. 

Источник: MEMBRANA

Традиционное представление о переходе древнейших организмов от одно- к многоклеточности заключается в том, что это необратимый скачок, после которого многоклеточные организмы продолжили усложняться, оставив далеко позади одноклеточных предков. Но, как утверждает Беттина Ширмайстер из Цюрихского университета (Швейцария), у сине-зелёных водорослей многоклеточность несколько раз возникала и терялась в ходе эволюции.

Вид на Большой призматический источник, что в Йеллоустоунском национальном парке (США). Характерная окраска гейзера — это они, сине-зелёные. (Фото Jim Wark / Stock Connection / Science Faction / Corbis.) Сине-зелёные водоросли (или цианобактерии), фотосинтетические прокариоты, впервые обнаруживают своё присутствие в окаменелостях, чей возраст достигает 2,5 млрд лет; с тех пор они широко и основательно расселились по всей планете. Группа исследователей под началом г-жи Ширмайстер, использовав генетические карты 1 254 видов цианобактерий, построила на основании генетического родства 11 000 филогенетических (эволюционных) деревьев водорослей, чтобы понять, в какой именно точке эволюции сине-зелёных возникла многоклеточность.

К удивлению учёных, сравнение генетических карт показало, что таких точек в истории цианобактерий было несколько. И даже более того: многие современные одноклеточные произошли от многоклеточных предков, так что многоклеточность не является таким уж необратимым эволюционным скачком.

Впрочем, как отмечает палеобиолог Эндрю Нолл из Гарвардского университета (США), цианобактерии — это цианобактерии, и даже если их многоклеточные уступают одноклеточным в сложности организации — биохимической, генетической или структурной, это не обязательно справедливо в случае развития многоклеточности у эукариот.

Результаты исследования немецких учёных опубликованы в февральском номере журнала BMC Evolutionary Biology. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Простейшие хоанофлагеллаты, которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий.

Хоанофлагеллаты одиночные (слева) и образующие колонии после питания бактериями (справа) (фото авторов работы)Хоанофлагеллаты, группа одноклеточных эукариот со жгутиками, могут как жить поодиночке, так и образовывать колонии. Именно поэтому едва ли не с начала позапрошлого века они пользуются повышенным вниманием учёных: по мнению многих, эти простейшие должны помочь раскрыть тайну перехода от одноклеточных форм жизни к многоклеточным. Колонии хоанофлагеллат образуются подобно делящемуся зародышу: новые дочерние клетки не отрываются друг от друга и не уходят в свободное плавание, а остаются соединёнными. Кроме того, в последнее время в геноме у хоанофлагеллат нашли ряд генов, который сближает их с истинно многоклеточными организмами.

Однако до сих пор учёным с большим трудом удавалось вызвать образование колоний у этих простейших в лабораторных условиях. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) нашли неожиданный компонент, который помогает клеткам хоанофлагеллат оставаться вместе после деления. Оказалось, что становиться «многоклеточными» им помогают бактерии, которых хоанофлагеллаты едят. Учёные обратили внимание на то, что после обработки антимикробными реагентами хоанофлагеллаты вообще теряли способность формировать колонии.

Исследователи, предположившие, что бактерии как-то задействованы в образовании колоний, протестировали около 60 видов бактерий, чтобы выяснить, будут ли они помогать хоанофлагеллатам держаться вместе. В итоге был найден один вид —  Algoriphagus machipongonensis из группы Bacteroidetes. (Виды этой группы неоднократно замечались в сотрудничестве с разными эукариотами: некоторые из Bacteroidetes участвуют в развитии водорослей, другие помогают сформироваться иммунитету у млекопитающих, являясь компонентом кишечной микрофлоры.) Хоанофлагеллаты, питавшиеся A. machipongonensis, были весьма склонны к образованию характерных розеткообразных колоний. Ключевой молекулой тут оказался бактериальный сульфолипид, названный RIF-1 (Rosette-Inducing Factor 1).

Выяснилось также, что колонии хоанофлагеллатов эффективней поглощают бактерии, чем одиночные клетки. Это указывает на некоторое противоречие: зачем бактериям синтезировать вещество, которое в итоге помогает поедать их? Впрочем, не исключено, что у самих A. machipongonensis этот сульфолипид выполняет некие важные функции, отсюда и пренебрежение столь опасным побочным эффектом.

Статья с результатами исследования в скором времени выйдет в журнале eLife .

Хоанофлагеллат нельзя считать прямыми предками многоклеточных организмов. Однако не исключено, что когда-то первые эукариоты действительно пошли по такому пути: решив из одноклеточных стать многоклеточными, они могли воспользоваться бактериальным ресурсом, благо бактерий в те времена (как и сейчас) было видимо-невидимо. И всё же следует помнить, что это лишь одна из гипотез о происхождении многоклеточности, пусть и получившая сейчас чуть больше очков, чем остальные.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА