Происхождение многоклеточности: Всё в семье
Переход от одноклеточных к многоклеточным организмам мог не требовать столь масштабной генетической перестройки, как принято считать. К такому выводу пришла международная группа учёных, сравнив геномы многоклеточной водоросли Volvox carteri и её ближайшего одноклеточного родственника Chlamydomonas reinhardtii.
Исследование показало, что многоклеточные организмы могли построить свой сложный молекулярный аппарат в основном из того же набора "деталей", который уже был доступен их одноклеточным предкам.
Ключевые выводы:
- Ожидаемых значительных различий в размере генома, количестве генов или размерах белковых семейств между Volvox и Chlamydomonas не обнаружено.
- Геном Volvox (138 млн пар оснований) всего на 17% больше генома Chlamydomonas.
- Количество предсказанных белков очень близко: 14 566 у Volvox против 14 516 у Chlamydomonas.
- Не выявлено значимых различий в репертуарах белковых доменов или их комбинаций.
Где произошли изменения:
- Белки внеклеточного матрикса (ECM): Семейства белков, специфичных для вольвоксовых водорослей (например, ферофорины и VMPs), обогащены у Volvox. Их сложный внеклеточный матрикс требует большего разнообразия этих белков по сравнению с клеточной стенкой Chlamydomonas.
- Регуляция клеточного деления: У Volvox увеличено количество белков циклина D, что может быть необходимо для сложной регуляции деления клеток в ходе развития колонии.
- Новые функции старых генов: Некоторые гены были адаптированы для новых задач. Например, часть белков семейства ферофоринов у Volvox эволюционировала в диффундирующий гормональный сигнал, запускающий половую дифференцировку.
Таким образом, эволюция многоклеточности у Volvox в основном опиралась на расширение и специализацию уже существовавших генов, а не на создание принципиально новых.