Учёные провели необычный эксперимент, чтобы разобраться, как одноклеточные организмы породили многоклеточные. Это привело в том числе к появлению тканей, органов и собственно человека.
Исследователи проводят долгосрочный эксперимент по эволюции в лаборатории, чтобы выяснить, как одноклеточные организмы могут эволюционировать в многоклеточные формы жизни. После тысяч поколений их дрожжи стали в 20 000 раз больше и в 10 000 раз более выносливыми.
Обычно, когда учёные говорят о «недостающем звене» эволюции все мы представляем некого волосатого обезьяноподобного гоминида, который находился на древе эволюции между обезьянами и людьми. Но на самом деле недостающие звенья цепи порой гораздо более глубокие. Один из самых больших разрывов, о котором нам крайне мало что известно, находится между одноклеточными и многоклеточными организмами. А ведь этот переход знаменует собой ключевой шаг в развитии сложной жизни на Земле.
В первой фазе эксперимента по долгосрочной эволюции многоклеточности (кратко его назвали MuLTEE) исследователи начали с вида, называемого дрожжами-снежинками.
Микробы выращивались в инкубаторах, которые намеренно раскачивались (пробирку вращал специальный механизм). Каждый день команда проводила искусственный естественный отбор — колонии, которые росли быстрее всего и достигали самых больших размеров, отбирались для дальнейшего культивирования.
Повторив этот процесс тысячи раз, учёные получили довольно хорошее представление о силах окружающей среды, которые благоприятствуют появлению определённых характеристик в ходе естественной эволюции организмов.
Примерно через 3 000 поколений дрожжи развились и образовали кластеры из более чем 500 000 клеток. Это более чем в 20 000 раз больше, чем исходный штамм, который начинал эксперимент.
Поясню, что у таких маленьких представителей жизни 3 000 поколений сменяются крайне быстро.
В процессе этой эволюции колонии дрожжей стали видны невооруженным глазом. Кроме того, образованные ими структуры (эдакие многоквартирные дома) стали примерно в 10 000 раз прочнее, сравнившись по своим характеристикам с деревом.
Зачем колониям прочность? Им же не кирпичи таскать? Дело в том, что в природе так легче выжить, а значит, продолжить род.
Учёные провели более тщательное исследование, чтобы выяснить, что же произошло с дрожжами-шварцнеггерами на клеточном уровне. Что помогло им достичь такого впечатляющего прогресса?
Оказалось, что отдельные дрожжевые клетки вытянулись, что уменьшило плотность клеток в каждой группе и, таким образом, уменьшило нагрузку, которую они оказывали друг на друга. Это удерживает "комки" (кластеры) от разрушения, позволяя им расти больше.
Но этот механизм сам по себе не должен был привести к такому резкому увеличению размеров, считают исследователи. Поэтому они посмотрели ещё ближе, используя сканирующий электронный микроскоп. И вот что увидели.
"Мы обнаружили, что существует совершенно новый физический механизм, который позволяет группам расти до очень и очень больших размеров, - рассказал Озан Боздаг, первый автор исследования. - Ветви дрожжей запутались — клетки кластеров стали вести себя как виноградная лоза, обвивая друг друга и укрепляя всю структуру".
Хотя у "эволюционировавших" дрожжей по-прежнему отсутствуют многие биологические черты настоящих многоклеточных организмов, это спутывание клеток между собой кажется важной вехой на пути к большой цели.
Как вы понимаете, эксперимент ещё далек от завершения. Интересно будет наблюдать за ним и далее. Что мы и сделаем. Отчёт о промежуточных итогах эксперимента есть в журнале Nature.
Мы пишем про достижения науки, суперсовременные технологии и их внедрение, рассказываем о том, каким будет будущее.
Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, Twitter*, ВК, Facebook*, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене. Ищите нас по названию "Восемь красных линий".
*запрещены или заблокированы в РФ.