Бактериальные биоплёнки ведут себя как эмбрионы: первые формы жизни могли быть многоклеточными

Бактерии, обычно рассматриваемые как простые одноклеточные организмы, возможно, являются истинно многоклеточными существами. Новое исследование в Molecular Biology and Evolution показывает, что развитие бактериальных биоплёнок — самого распространённого образа жизни бактерий — сопоставимо с эмбриогенезом животных.

Вызов традиционным взглядам

Исследовательская группа под руководством профессора Томислава Домазет-Лошо применила эволюционные инструменты для изучения роста биоплёнок. Учёные использовали метод геномной филостратиграфии, ранее применявшийся для животных, и адаптировали его для бактерий, создав первые филостратиграфические карты для этой группы.

Ключевой вывод: «Бактерии — это истинно многоклеточные организмы, как и мы. Учитывая, что древнейшие известные окаменелости — это бактериальные биоплёнки, весьма вероятно, что первая жизнь также была многоклеточной, а не одноклеточной», — говорит Домазет-Лошо.

Биоплёнки Bacillus subtilis как модель

Исследование сфокусировано на почвенной бактерии Bacillus subtilis. Учёные проанализировали уровни экспрессии генов и белков на всех стадиях роста биоплёнки с помощью секвенирования транскриптома и количественного определения белков.

Главное открытие: Эволюционно более молодые гены всё активнее экспрессировались на более поздних стадиях развития биоплёнки. Это означает, что онтогенез Bacillus сильно рекапитулирует филогенез — паттерн, ранее считавшийся характерным только для эмбрионального развития сложных эукариот.

Кроме того, в биоплёнках были обнаружены и другие черты эмбриогенеза: архитектура, организованная по стадиям, повышенное использование генов многоклеточности и молекулярные связи с изменениями морфологии.

Практические последствия

Это открытие меняет взгляд на биоплёнки: их следует рассматривать не как скопление отдельных клеток, а как многоклеточную индивидуальность.

Потенциальное применение: Критические переходные стадии роста биоплёнки теперь можно целенаправленно атаковать через обнаруженные стадие-специфичные гены. Это может стать переломным моментом в лечении болезней, связанных с биоплёнками (устойчивые инфекции), и в предотвращении промышленных потерь от биопомех.