Странные микробы раскрывают тайну появления многоклеточной жизни

Три миллиарда лет Землю населяли только одноклеточные формы жизни. Но около миллиарда лет назад клетки вдруг решили действовать сообща. Это решение изменило ход истории: появились животные, растения и грибы. Сегодня исследователи пытаются понять, как одиночные клетки сделали этот шаг.
Автор Наука Mail
микроскопическое изображение скопления клеток
Клетки Choanoeca flexa образуют слой, в котором все жгутики и микроворсинки направлены в одном направленииИсточник: nature.com

Долгое время считалось, что для появления многоклеточной жизни понадобился целый набор новых генов. Ведь клетки должны научиться держаться вместе, взаимодействовать между собой и распределять роли. Но оказалось, что многие необходимые гены уже были у одноклеточных предков. Они использовались для других целей, но позже стали основой сложных организмов.

По словам Уильяма Ратклиффа, эволюционного биолога из Технологического института Джорджии, это открытие перевернуло представления о происхождении животных, сообщает Nature.

микроскопическое изображение скопления клеток
Когда одноклеточная хоанофлагеллята Salpingoeca rosetta делится в присутствии бактерий, ее дочерние клетки образуют розетковидную структуруИсточник: nature.com

Исследовательские группы из Калифорнии и Барселоны работают с ближайшими родственниками животных среди одноклеточных эукариот. Это хоанофлагелляты, филастереи, ихтиоспореи и кораллохитрии. Некоторые из них образуют колонии, напоминая первые шаги к многоклеточной жизни.

Например, хоанофлагеллят Salpingoeca rosetta в определенных условиях собирается в красивые розетки, реагируя на сигналы бактерий. Другой организм, Capsaspora owczarzaki, обычно живет как амеба, но при изменении среды объединяется в скопления. И деление на клоны и склеивание разных клеток могли стать отправными точками для животных.

микроскопическое изображение скопления клеток
Экологические факторы могут спровоцировать агрегацию Capsaspora owczarzakiИсточник: nature.com

Не менее удивителен Choanoeca flexa, найденный на Карибах. Его колонии могут выворачиваться наизнанку, словно зонтик, реагируя на свет. Есть и более далекие родственники: Sphaeroforma arctica, которая проходит стадийное деление, напоминающее ранние этапы развития эмбрионов, и Chromosphaera perkinsii, чьи колонии уже демонстрируют зачатки распределения функций между клетками.

Эти существа различаются по виду, поведению и генам, но вместе дают уникальный взгляд на прошлое. Каждый из них хранит фрагмент ответа, каким образом жизнь перешла от одиночек к сообществам. 

микроскопическое изображение скопления клеток
У Sphaeroforma arctica клеточная мембрана складывается, чтобы заключить в себя ядро ​​после деленияИсточник: nature.com

Ученые подчеркивают, что сейчас наступил золотой век исследований: появляются новые методы, растет число открытых видов, и впереди множество загадок. Возможно, еще существуют неизвестные ветви эволюции, которые покажут, как многообразно природа решала одну и ту же задачу.

Ранее Наука Mail писала, что биологи нашли таймеры эволюции в генах пещерных рыб.