Происхождение многоклеточной жизни

Мир вокруг нас доминируют многоклеточные растения и животные, произошедшие от гораздо более простых одноклеточных предков.

Ключевой вопрос — как произошел переход от одиночных клеток к кооперативным группам, где процветание целого ставится выше интересов отдельной клетки.

В прорывном исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Новой Зеландии, Германии и США сообщают о реальной эволюции в режиме реального времени форм жизни, обладающих всеми признаками многоклеточных организмов.

Исходя из одиночных клеток, исследователи показали, как простые кооперативные группы бактерий могут размножаться через жизненный цикл, включающий «обманщиков» в качестве примитивной зародышевой линии.

«Обманщики» — это клетки, которые не вносят вклад в целостность группы, но пользуются преимуществами коллектива. Их избыток может привести к краху группы.

Ведущий исследователь, профессор Пол Рейни, отмечает, что идея интеграции «обманщиков» в жизненный цикл контр-интуитивна: «Их обычно считают главным препятствием для возникновения многоклеточности».

В ходе пятилетних экспериментов авторы работы Каролин Роуз и Катрин Хаммершмидт проверили гипотезу о конструктивной роли «обманщиков». Они позволили простым микробным группам эволюционировать по жизненному циклу, где «обманщиков» либо принимали, либо устраняли.

Ключевой результат: когда «обманщиков» принимали, эволюция породила новый тип сущности — группу из двух разных клеточных состояний: обманщиков и кооператоров. Для выживания линий эволюции пришлось работать над программой развития, учитывающей оба типа. Группы стали лучше адаптированы, но за счет индивидуальных клеток, что соответствует теории крупных эволюционных переходов. В экспериментах, где «обманщиков» устраняли, ничего подобного не произошло.

Важнейший вывод работы касается происхождения жизненных циклов. Профессор Рейни объясняет: «Многофазные жизненные циклы создают конфигурацию, которая предоставляет естественному отбору машиноподобную сущность для работы. Возникновение этих первичных жизненных циклов — ключ к пониманию глубочайших проблем биологии: происхождения многоклеточности, дифференциации сома/зародышевая линия, размножения, развития и даже рака».