Расшифрован геном простейшего многоклеточного организма, что проливает свет на эволюцию многоклеточности

Исследователи из Университета Витватерсранда (Йоханнесбург) приблизились к ответу на вопрос, как одноклеточные организмы эволюционировали в многоклеточные. Ключом стало секвенирование генома четырёхклеточной водоросли Tetrabaena socialis.

Ключевые выводы исследования, опубликованного в Molecular Biology and Evolution:

• Модельный объект: Tetrabaena socialis принадлежит к вольвоксовым водорослям — модельной линии для изучения происхождения многоклеточности.
• Важный путь: В ходе двухлетней работы по сборке генома учёные, в частности аспирант Джонатан Фезерстон, выявили ключевую роль убиквитин-протеасомного пути (UPP). Этот путь регулирует концентрацию ключевых белков в клетке, разрушая их.
• Регуляция деления: Исследование предполагает, что UPP, контролируя деградацию молекул, управляющих делением клетки, мог регулировать количество делений при размножении у многоклеточных вольвоксовых. У разных видов это число генетически запрограммировано (от 2 до 12 делений).
• Сравнение геномов: Сравнение генома Tetrabaena с геномом её ближайшего одноклеточного родственника выявило 131 семейство генов, приобретённое на заре многоклеточности. Многие из них связаны с процессами развития.
• Уникальность эволюции: Эволюция многоклеточности, по-видимому, в каждом случае уникальна. Хотя общие механизмы (например, модифицированный клеточный цикл) могут быть общими для разных линий, конкретные гены, лежащие в их основе, — разные. Гены для многоклеточности, вероятно, возникли из уже существовавших в одноклеточном предке генов, которые дублировались и приобрели новые функции.

Как отмечает Фезерстон: «Обычно смотрят на то, сколько ключевой регуляторной молекулы производит клетка, но здесь интерес представляет путь, который эти молекулы разрушает. Это своего рода обратная сторона регуляции клеточных процессов».