Учёные исследуют раннюю эволюцию эукариотической многоклеточности
Возникновение многоклеточной жизни — это крупный эволюционный переход. Многоклеточность независимо эволюционировала как минимум 25 раз среди эукариот. Сложная многоклеточность (с межклеточной коммуникацией и дифференциацией тканей, контролируемой регуляторными генными сетями) встречается у нескольких групп, включая животных.
Повторная эволюция многоклеточности подразумевает её значительные адаптационные преимущества, но эволюционные шаги к сложной многоклеточности до конца не поняты, особенно с палеонтологической точки зрения.
Ископаемые из пород возрастом около 600 миллионов лет формации Доушаньто в районе Вэнъань на юге Китая дают возможность изучить эту эволюцию. В новом исследовании в журнале National Science Review геобиолог Шухай Сяо и его соавторы анализируют ископаемые биоты Вэнъань, чтобы пролить свет на переход к сложной многоклеточности у нескольких групп эукариот, включая красные водоросли и животных.
Красные водоросли Вэнъань
Современные красные водоросли — водные фотосинтезирующие организмы, в основном морские водоросли. Большинство из них многоклеточны с дифференциацией клеток, достигая уровня сложной многоклеточности.
Ископаемые красные водоросли из биоты Вэнъань демонстрируют признаки клеточной, тканевой и репродуктивной дифференциации. Некоторые удивительно похожи на современных кораллиновых (известковых) красных водорослей. Однако, в отличие от современных, водоросли из Вэнъань не кальцифицированы. Вероятно, они представляют близких эволюционных родственников современных кораллиновых водорослей и существовали до возникновения у них биоминерализации.
Эмбрионоподобные ископаемые
Биота Вэнъань наиболее известна ископаемыми, похожими на эмбрионы животных. Эти окаменелости напоминают бластулы — раннюю стадию развития животных эмбрионов. Как и современные эмбрионы, они показывают признаки быстрого деления клеток без роста между делениями. Однако, поскольку взрослые формы этих эмбрионов не найдены, их также интерпретировали как бактерии, одноклеточных протистов или водоросли.
Чтобы проверить гипотезы, Сяо и его коллеги искали более поздние стадии развития этих ископаемых. Их новые открытия предполагают, что эти бластулоподобные окаменелости явно многоклеточны. Вероятно, у них были:
- Белки адгезии для удержания клеток вместе.
- Специализированные репродуктивные клетки, отличные от соматических.
- Вероятно, существовала запрограммированная гибель клеток (апоптоз).
- Клетки не имели жёсткой клеточной стенки.
Сочетание этих признаков, по мнению авторов, позволяет исключить бактериальную и протистовую интерпретацию окаменелостей.
Выводы
Авторы пишут, что бластулоподобные ископаемые из Вэнъань, вероятно, являются близкими родственниками животных, но не исключают полностью возможность их принадлежности к водорослям.
Они утверждают, что долгий путь к многоклеточности животных состоял из множества эволюционных шагов. Эти шаги можно восстановить, только исследуя промежуточные формы в летописи окаменелостей, поскольку ближайшие современные сёстры животных — довольно простые одноклеточные организмы. Однако распознать такие промежуточные формы сложно, так как они могут казаться чуждыми для любого, кто привык изучать современных животных.