Ранняя жизнь могла быть гораздо больше похожа на животных, чем мы думали, предполагает новое исследование, которое показывает, что бактерии могут «развиваться» как эмбрион.
Когда бактерии объединяются, они выделяют защитный общий дом из слизи, образуя процветающие, плотно упакованные колонии, известные как биопленки. Вместе эти крохотные организмы более могущественны.
В пределах безопасности биопленки они могут лучше противостоять изменениям окружающей среды , общаться на большие расстояния с клетками за пределами своего сообщества и даже разделять своего рода коллективную память - по сути, ведя себя как один многоклеточный организм.
Международная группа исследователей во главе с эволюционным генетиком Момиром Футо из Института Руджера Бошковича в Хорватии обнаружила, что биопленки также развиваются как многоклеточный организм.
Большинство клеток на Земле живут в виде этих биопленок. Они могут состоять из нескольких видов , и мы все чаще находим все больше способов, которыми они действуют как многоклеточные существа, включая разделение труда , запрограммированную смерть клеток и самопознание .
В лаборатории Футо и его команда исследовали палочковидную Bacillus subtilis , которая обычно встречается в почве, у коров и у нас. Исследователи установили график экспрессии генов во всей биопленке по мере ее развития, от нескольких начальных клеток до двухмесячного возраста.
Они также сравнили продукты генов бактерий с продуктами генов других бактерий в ее генеалогическом древе, наметив график их эволюционных взаимоотношений.
«Удивительно, но мы обнаружили, что эволюционно более молодые гены все больше экспрессируются в более поздние моменты времени роста биопленок», - объяснил генетик Томислав Домазет-Лошо из Католического университета Хорватии.
Порядок экспрессии генов во время роста биопленки отражает время эволюции этих генов - точно так же, как экспрессия генов в развивающихся эмбрионах животных.
И это не единственный способ, которым биопленки имитировали эмбриогенез (развитие эмбриона животного). Поэтапная организация наблюдаемой экспрессии генов также наблюдается у эмбрионов, как и значительное усиление связи между клетками в середине развития, что в биопленке совпадает с ростом трехмерных морщин.
«Это означает, что бактерии - настоящие многоклеточные организмы, как и мы», - сказал Домазет-Лошо. «Учитывая, что самые старые известные окаменелости представляют собой бактериальные биопленки, весьма вероятно, что первая жизнь также была многоклеточной, а не одноклеточным существом, как считалось до сих пор».
Метод филостратиграфии, который использовали исследователи, является относительно новым и все еще вызывает некоторые вопросы относительно его надежности, поэтому команда дважды проверила свои результаты с помощью старых генетических инструментов и обнаружила, что они подтверждают свои выводы.
Команда предупреждает, что эти результаты ограничены биопленками одного вида в лабораторных условиях, поэтому необходимы дополнительные исследования, чтобы увидеть, верны ли результаты и в естественной среде с многовидовыми взаимодействиями.
Также еще предстоит выяснить, присутствуют ли в биопленках и другие особенности эмбриогенеза, такие как локализованные волны экспрессии новых генов. Но наблюдаемые ими сходства поразительны.
Поскольку биопленки ответственны за более 80 процентов микробных инфекций в нашем организме, они, безусловно, также будут играть большую роль в том, как функционируют наши дружественные бактерии, поэтому понимание того, как эти не очень единичные организмы развиваются и работают вместе, может помочь с множество медицинских проблем.
«Бесспорно , что клетка является основной единицей жизни, однако, это не легко означает , что первая жизнь была строго одноклеточные,» в пришли к выводу исследователи .