Бактерии могли запустить эволюцию многоклеточной жизни?

Новое исследование предполагает, что бактерии могли помочь запустить ключевой эволюционный скачок — переход от одноклеточных организмов к многоклеточным, что в итоге привело к появлению всех животных, включая человека.

Исследование, опубликованное в первом выпуске нового онлайн-журнала eLife, провели учёные из Калифорнийского университета в Беркли и Гарвардской медицинской школы. Они изучали хоанофлагеллят (хоанос) — ближайших ныне живущих родственников животных. Эти микроскопические одноклеточные организмы с жгутиком и щупальцами для захвата пищи дают ключевое представление о биологии нашего с ними последнего общего предка, жившего более 650 миллионов лет назад.

Случайное открытие триггера

Учёные под руководством Николь Кинг более 12 лет пытались понять, почему одни хоанофлагелляты живут поодиночке, а другие образуют колонии. Прорыв произошёл случайно: студент Ричард Зузов обнаружил, что обработка культуры хоанофлагеллята Salpingoeca rosetta разными коктейлями антибиотиков даёт противоположные эффекты — всплеск образования колоний или их полное прекращение.

Это привело к открытию, что определённый, ранее неизвестный вид бактерий Algoriphagus machipongonensis стимулирует образование колоний. Когда другие бактерии подавляли его или антибиотики уничтожали, формирование колоний останавливалось.

Молекулярный сигнал

Совместно с химиком Джоном Кларди была идентифицирована сигнальная молекула — жирная кислота в комплексе с липидом, названная RIF-1. Она находится на поверхности бактерий и служит сигналом для развития колонии у хоанофлагеллят.

Молекула RIF-1 чрезвычайно активна. Хоанофлагелляты реагируют на концентрации, примерно в миллиард раз меньшие, чем самая низкая концентрация сахара, которую человек может ощутить на вкус в воде.

Эволюционные последствия

Поскольку бактерии были широко распространены в океанах во время возникновения животных, это открытие делает правдоподобной гипотезу о том, что бактериальные сигналы могли стимулировать переход к многоклеточности у предков животных.

Колонии одноклеточных организмов могли стать эволюционным шагом к постоянным многоклеточным скоплениям, а затем и к организмам с дифференцированными типами клеток.

Исследователи продолжают изучать, как и почему бактерии производят RIF-1, и как именно на него реагируют хоанофлагелляты. Это открытие может пролить свет и на другие способы влияния бактерий на биологию, в частности, на биологию кишечника.