Древний одноклеточный организм указывает, что эмбриональное развитие могло существовать до эволюции животных
Chromosphaera perkinsii — одноклеточный вид, обнаруженный в 2017 году в морских отложениях вокруг Гавайев. Первые следы его присутствия на Земле датируются более миллиарда лет назад, задолго до появления первых животных.
Исследователи из Женевского университета (UNIGE) обнаружили, что этот вид формирует многоклеточные структуры, поразительно похожие на эмбрионы животных. Это говорит о том, что генетические программы, ответственные за эмбриональное развитие, уже существовали до возникновения животной жизни, либо C. perkinsii независимо эволюционировал для развития схожих процессов. Другими словами, природа обладала генетическими инструментами для «создания яиц» задолго до того, как «изобрела кур».
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Переход к многоклеточности
Первые формы жизни на Земле были одноклеточными. Позже эволюционировали животные — многоклеточные организмы, развивающиеся из одной яйцеклетки. Этапы эмбрионального развития очень схожи у разных видов животных и, возможно, появились задолго до самих животных. Однако переход от одноклеточности к многоклеточности изучен плохо.
Изучение древнего протиста
Команда под руководством Омайи Дудина (ныне доцента UNIGE, ранее исследователя SNSF Ambizione в EPFL) сосредоточилась на виде Chromosphaera perkinsii. Этот одноклеточный протист отделился от эволюционной линии животных более миллиарда лет назад, что даёт ценную информацию о возможных механизмах перехода к многоклеточности.
Ключевые наблюдения
Учёные обнаружили, что клетки C. perkinsii, достигнув максимального размера, делятся без дальнейшего роста, формируя многоклеточные колонии, напоминающие ранние стадии эмбрионального развития животных.
- Эти колонии сохраняются около трети жизненного цикла организма.
- Они содержат как минимум два различных типа клеток, что неожиданно для такого организма.
«Хотя C. perkinsii — одноклеточный вид, это поведение показывает, что процессы многоклеточной координации и дифференцировки уже присутствовали у этого вида задолго до появления первых животных на Земле», — объясняет Дудин.
Генетические параллели
Способ деления клеток и трёхмерная структура колоний поразительно напоминают ранние стадии эмбриогенеза животных. Анализ генетической активности внутри колоний, проведённый в сотрудничестве с доктором Джоном Бёрнсом (Bigelow Laboratory for Ocean Sciences), выявил интригующие сходства с активностью в эмбрионах животных. Это позволяет предположить, что генетические программы, управляющие сложным многоклеточным развитием, уже существовали более миллиарда лет назад.
«Это увлекательно: вид, обнаруженный совсем недавно, позволяет нам заглянуть в прошлое более чем на миллиард лет», — отмечает Марина Оливетта, лаборант UNIGE и первый автор исследования.
Значение открытия
Исследование показывает, что либо принцип эмбрионального развития существовал до животных, либо механизмы многоклеточного развития независимо эволюционировали у C. perkinsii. Это открытие также может пролить новый свет на давние научные споры о 600-миллионолетних окаменелостях, напоминающих эмбрионы, и бросить вызов некоторым традиционным представлениям о многоклеточности.