Эволюция и экологическая конкуренция многоклеточных жизненных циклов

Исследования Института эволюционной биологии Макса Планка показывают, что конкуренция между разными стадиями развития в многоклеточных жизненных циклах может быть важна для развития всей популяции.

• Без прямой конкуренции определяющим фактором, какой жизненный цикл преобладает, является только скорость роста популяции.
• При экологической конкуренции может происходить отбор совершенно иных жизненных циклов.

Простейший многоклеточный жизненный цикл состоит из роста зародышевой клетки в колонию и её распада на отдельные клетки для производства новых зародышевых клеток.

Большинство теоретических моделей предполагают, что отбор между жизненными циклами определяется внутренними свойствами многоклеточных групп (конкуренция за рост). При этом редко учитывается влияние взаимодействий между группами.

Ваннесса Ресс, Арне Траульсен и Юрий Пичугин представили новую модель, учитывающую экологическую конкуренцию между отдельными жизненными циклами.

Ключевые выводы модели:

• Результатом эволюции может быть сосуществование нескольких жизненных циклов, что было бы невозможно без конкуренции.
• Модели, игнорирующие эту конкуренцию, могут описывать краткосрочную динамику, но не способны предсказать эволюцию на уровне популяции.

У многоклеточных организмов (животные, растения, грибы) клетки после деления остаются вместе. Однако для размножения некоторые клетки должны отделиться, чтобы развиться в новую особь. Сочетание роста и размножения образует клональный жизненный цикл.

Возникновение таких циклов было ключевым этапом в ранней эволюции многоклеточности. Характеристики, отсутствующие у одноклеточных видов (размер колонии, частота отделения клеток, размер и количество зародышевых клеток), становятся решающими для успеха даже примитивной клеточной колонии и сразу подвергаются естественному отбору.

Поскольку сложные многоклеточные формы жизни происходят от этих простых колоний, понимание эволюции примитивных жизненных циклов критически важно для понимания эволюции сложных организмов.

Исследование опубликовано в eLife.