Уникальные бактерии, выживающие благодаря многоклеточному поведению, раскрывают ключи к эволюции жизни

Новое исследование пролило свет на жизнь бактерий, которые выживают, объединяясь в группы, как если бы они были многоклеточным организмом. Эти организмы — единственные известные бактерии, демонстрирующие такое поведение, и их изучение может помочь астробиологам объяснить важные этапы эволюции жизни на Земле.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology.

Объектом изучения являются многоклеточные магнитотактические бактерии (MMB). Магнитотактичность означает, что MMB входят в особую группу бактерий, которые ориентируют своё движение по магнитному полю Земли с помощью крошечных «компасных игл» в своих клетках. Более того, MMB живут скоплениями клеток, которые, по мнению учёных, демонстрируют облигатную многоклеточность — ключевую черту, на которой сосредоточено новое исследование.

В биологии «облигатный» означает, что организм требует чего-либо для выживания. В данном случае это означает, что отдельные клетки MMB не могут выжить самостоятельно. Вместо этого они живут в консорциумах из множества клеток, которые во многом ведут себя как единый многоклеточный организм. Эта необходимость жить вместе означает, что при размножении MMB реплицируют все клетки консорциума одновременно, удваивая их общее количество. Затем эта большая группа клеток делится на два идентичных консорциума.

MMB — единственный известный пример бактерий, живущих подобным образом. Многие другие бактерии образуют простые скопления одиночных клеток (например, цианобактерии в строматолитах или биоплёнках). Однако, в отличие от MMB, эти цианобактерии могут выживать и по отдельности.

Новое исследование выявило ещё большую сложность во взаимоотношениях клеток MMB. Во-первых, вопреки давним предположениям, отдельные клетки внутри консорциумов MMB не являются генетически идентичными — их генетические синие отпечатки немного различаются. Кроме того, клетки внутри консорциума демонстрируют различное и взаимодополняющее поведение с точки зрения их метаболизма.

Каждая клетка в консорциуме MMB играет свою роль, способствуя выживанию всей группы. Это поведение аналогично тому, как ведут себя отдельные клетки в составе многоклеточных организмов (например, клетки костей, крови, жира или нервные клетки в теле человека).

Эволюция многоклеточности — один из крупнейших переходов в истории жизни на нашей планете, оказавший глубокое влияние на биосферу Земли. Как единственный пример бактерий, демонстрирующих облигатную многоклеточность, MMB предоставляют важную модель для понимания возможных механизмов этого фундаментального шага в эволюционной истории жизни.