Однією з найголовніших загадок у науці стала еволюція одноклітинних організмів у неймовірно широке різноманіття флори та фауни, яке ми бачимо сьогодні. Як Земля здійснила перехід від спочатку неживої кулі скелі до населеної лише одноклітинні організми до світу, що кишить складнішим життям?
Як розуміють вчені, одноклітинні організми вперше почали еволюціонувати у більш складні форми понад 500 мільйонів років тому, коли вони почали утворювати багатоклітинні скупчення. Що не зрозуміло - це саме те, як відбувся цей процес. Але зараз біологи - ще один крок ближче до розгадування цієї загадки, успішно повторивши цей ключовий крок - використовуючи інгредієнт, звичайний для виготовлення хліба та пива - звичайні пивні дріжджі (Saccharomyces cerevisiae). Допомагаючи розгадувати загадки еволюції тут, на Землі, це також поширюється на питання про біологічну еволюцію і на інших планетах чи місяцях.
Результати були опубліковані в минулому тижні випуску журналу Збірник журналів Національної академії наук (PNAS).
Дріжджі - мікроскопічна форма грибів; вони одноклітинні, але можуть стати багатоклітинними через утворення нитки з'єднаних ниркових клітин, як у форми. Експерименти були засновані на цьому факті і були напрочуд простими, їх просто не було зроблено раніше, за словами Вілла Раткліффа, вченого з університету Міннесоти (UMN) та співавтора статті. "Я не думаю, що хтось раніше цього не пробував", - сказав він, додавши: "Немало вчених, які роблять експериментальну еволюцію, і вони намагаються відповідати на питання еволюції, а не відтворювати її".
Сем Шейнер, програмний директор департаменту екологічної біології NSF, також додає: "Щоб зрозуміти, чому світ переповнений рослинами і тваринами, в тому числі людьми, нам потрібно знати, як одноклітинні організми перейшли до життя як групи, як багатоклітинні організми. Це дослідження першим експериментально спостерігає цей перехід, даючи погляд на подію, що відбулася сотні мільйонів років тому. "
Вважалося, що крок до багатоклітинної складності був важким, еволюційним перешкодою, яке було б дуже важко подолати. Нове дослідження, однак, дозволяє припустити, що це може бути не так вже й складно.
Перший експеримент знадобився лише 60 днів, щоб отримати результати. Дріжджі спочатку додавали до культури, збагаченої поживними речовинами, потім клітинам давали рости протягом однієї доби. Потім їх стратифікували за вагою за допомогою центрифуги. Скупчення клітин дріжджів висаджуються на дно пробірки. Потім процес повторювали, приймаючи клітинні клітини і повторно додаючи їх до свіжих культур. Після шістдесяти циклів цього скупчення клітин почали виглядати як кулясті сніжинки, складені з сотень клітин.
Найбільш вагомим висновком було те, що клітини не просто кластеризуються і злипаються між собою випадково; скупчення складалися з клітин, генетично пов'язаних один з одним і залишалися приєднаними після поділу клітин. Коли кластери досягли «критичної маси», деякі клітини загинули, процес, відомий як апоптоз, який дозволяє дітородству відокремитися.
Це, простіше кажучи, процес до багатоклітинного життя. Як описав Раткліфф, "Кластер сам по собі не є багатоклітинним. Але коли клітини в кластері співпрацюють, роблять жертви для загального блага і пристосовуються до змін, це еволюційний перехід до багатоклітинності ".
Тож наступного разу, коли ви випікаєте хліб або заварюєте власне пиво, врахуйте той факт, що ці маленькі дріжджові клітини мають набагато більше значення, ніж просто корисна роль на вашій кухні - вони також допомагають вирішити деякі найбільші таємниці того, як життя почали, як тут, так і, можливо, деінде.
