Как и почему одноклеточные организмы эволюционировали в многоклеточную жизнь

Эволюция многоклеточной жизни из одноклеточной происходила на Земле множество раз, но объяснение этого процесса остаётся одной из главных эволюционных загадок. Учёные завершили исследование полной ДНК ключевого модельного организма — простой зелёной водоросли Gonium pectorale, состоящей всего из 16 клеток.

Этот микроскопический организм помогает заполнить эволюционный пробел в нашем понимании. Двухлетний исследовательский проект стал результатом глобального сотрудничества Университета штата Канзас, Университетов Аризоны и Токио и Университета Витватерсранда. Результаты опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

По словам одного из участников проекта Пьера Дюрана, эволюция от одноклеточной к многоклеточной жизни была событием огромной важности, навсегда изменившим планету. Однако долгое время было сложно объяснить, как это произошло, поскольку это был нелёгкий процесс. Ключевой вопрос: почему одиночные клетки начали жить вместе группами на самых ранних этапах многоклеточности, если это ставило их в невыгодное положение с точки зрения приспособленности?

Модельных систем для изучения многоклеточности много, но особое место занимают вольвоксовые зелёные водоросли, к группе которых принадлежит G. pectorale. Они включают разнообразные одноклеточные, колониальные и многоклеточные виды разной степени сложности, что позволяет изучать разные стадии перехода к многоклеточности. Кроме того, вольвоксовые эволюционировали относительно недавно — в триасовый период, примерно во время появления первых динозавров.

В результате секвенирования генома Gonium pectorale учёные обнаружили некоторые гены, регулирующие рост и деление клеток у этого организма. Это открытие помогает объяснить, как одиночные клетки стали жить вместе в группах — один из самых ранних шагов на пути к многоклеточному существованию.