Короткий путь от одноклеточных предков к животным

Первые животные эволюционировали от своих одноклеточных предков около 800 миллионов лет назад. Новые данные, опубликованные 13 октября в журнале Developmental Cell, показывают, что этот скачок к многоклеточности мог быть не таким драматичным, как считалось ранее. Исследователи продемонстрировали, что одноклеточный предок животных, вероятно, уже обладал некоторыми механизмами, которые клетки животных используют сегодня для дифференцировки в различные типы тканей.

«Мы показываем, что эти ранние организмы уже имели некоторые поведенческие черты, которые мы когда-то считали присущими только многоклеточным животным. С этого момента эволюционный скачок мог быть проще», — объясняет эволюционный биолог Иньяки Руис-Трильо из Института эволюционной биологии в Барселоне.

Изучение ключевого родственника

Исследователи изучали одноклеточную амёбу Capsaspora owczarzaki — близкого родственника современных многоклеточных животных. Этот организм, первоначально обнаруженный в пресноводной улитке, меняет свой клеточный тип во времени: от одиночной амёбы к агрегированной колонии клеток и далее к устойчивой цистной форме.

Ранее секвенирование генома Capsaspora выявило у неё множество генов, связанных у животных с многоклеточными функциями. Новая работа проверила, использует ли Capsaspora те же механизмы для контроля клеточной дифференцировки во времени, что и животные для развития разных тканей.

Протеомный анализ

В сотрудничестве с командой Эдуарда Сабидо из Центра геномной регуляции и Университета Помпеу Фабра учёные применили масс-спектрометрию для анализа белков Capsaspora на разных стадиях жизненного цикла.

«Протеомика позволяет нам измерить, какие белки экспрессируются и как они модифицируются. Внутриклеточная сигнализация зависит от этих модификаций белков», — говорит Сабидо.

Ключевые открытия

Исследователи обнаружили, что протеом Capsaspora претерпевает значительные изменения от стадии к стадии. Для регуляции этих процессов организм использует инструменты, характерные для многоклеточных животных:

• Активацию транскрипционных факторов.
• Использование тирозин-киназной сигнальной системы.

«Это те же механизмы, которые животные используют для дифференцировки одного типа клеток от другого, но ранее они не наблюдались у одноклеточных организмов», — отмечает Руис-Трильо.

Вывод: сложный предок

Наличие этих систем регуляции белков как у Capsaspora, так и у животных означает, что одноклеточный предок всех животных, вероятно, уже обладал этими инструментами.

«Предок уже имел инструменты, необходимые клетке для дифференцировки в различные ткани. Клетки, существовавшие до появления животных, были более или менее готовы к этому скачку», — заключает Сабидо.