Генетические истоки разделения полов помогли открыть многоклеточные зеленые водоросли Volvox carteri, мужские и женские особи которых разделились от одноклеточных предков Chlamydomonas reinhardtii.

ВольвоксГруппа биологов из Центра растениеводства имени Данфорта (США) выявила у одноклеточных ген MID, управляющий дифференциацией половых клеток на два класса (+ и -). Потом ученые нашли аналог этого гена (VcMID) у полноценных мужских гамет Volvox carteri. Когда они искусственно простимулировали экспрессию VcMID у Volvox carteri женского пола, крупные клетки, которые должны были стать полноценными яйцеклетками, продолжили делиться, превратившись в сперматозоиды.

При обратной операции — блокировке экспрессии VcMID в мужских гаметах — ученые получили псевдоженские яйцеклетки, однако их потомство оказалось не вполне жизнеспособным.

Родство генов MID разных видов водорослей и их общая функция (регуляция различий между полами и типами спаривания) свидетельствуют, что найдена общая генетическая основа репродуктивной системы одноклеточных и многоклеточных организмов.

Источник: Научная Россия

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

Растения, поедающие растения, — такое возможно на какой-нибудь фантастической планете, в приключенческом романе, в историях про мутантов и экологические катастрофы. Однако статья об этом вышла отнюдь не в развлекательном журнале, а в Nature Communications. Пожирателем растений оказалась некая зелёная водоросль, то есть, строго говоря, тут не растение поедает растение, а водоросль. Однако эта таксономическая оговорка нисколько не умаляет необычность открытия.

«Растительноядная» зелёная водоросль Chlamydomonas reinhardtii (фото авторов работы)До сих пор считалось, что способностью разлагать целлюлозу обладают бактерии, грибы и некоторые черви: все они используют растительный материал как ресурс углерода, необходимого для роста. Растения же, наоборот, получают углерод из неорганического источника — углекислого газа. Точно так же поступают и фотосинтезирующие водоросли: им, как и растениям, для роста нужны только свет, вода и углекислый газ. Но что произойдёт, если углекислого газа станет мало?

Исследователи из Билефельдского университета (Германия) выращивали одноклеточную микроскопическую водоросль Chlamydomonas reinhardtii в условиях недостатка CO₂. Чтобы получить необходимый углерод, водоросль использовала другой ресурс — целлюлозу. Chlamydomonas reinhardtii выделяла специальный фермент, расщепляющий целлюлозу до более простых сахаров, которые затем поглощались. До сих пор никто и не подозревал, что у водорослей есть такая способность. Действительно, зачем одним фотосинтетикам поедать других? Но сейчас, разумеется, этот феномен будет исследоваться самым пристальным образом: вдруг Chlamydomonas reinhardtii не одна такая — и другие водоросли тоже время от времени не прочь перекусить целлюлозой?

Подобные исследования имеют ещё и важное практическое значение. Как известно, производство биотоплива, которое могло бы стать альтернативой нефтяным углеводородам, завязано на переработку растительной целлюлозы. До сих пор целлюлозоразлагающие ферменты получали из грибов, которые, между прочим, сами требовали органики, чтобы расти и размножаться. Водоросли могли бы стать дешёвым конкурентом грибам: расти они могут за счёт фотосинтеза, а способность синтезировать нужные ферменты можно подстегнуть с помощью генноинженерных методов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА