Организация слизевика

Клетки на кончике плодового тела слизевика организуются в эпителиальный слой и секретируют белки, как и некоторые клетки животных.

Так называемый клеточный слизевик, одноклеточный организм, который может переходить в многоклеточное состояние при стрессе, оказался обладателем структуры ткани, ранее считавшейся существующей только у более сложных животных. Более того, два белка, необходимые слизевику для формирования этой структуры, сходны с теми, что выполняют ту же функцию у более сложных животных.

Вскоре после формирования эмбриона животного у него развивается один слой клеток, имеющий форму полого шара. За организацию этих клеток в такую полую структуру отвечают несколько белков, которые помогают каждой клетке контактировать с соседями, но сохранять свою верхнюю поверхность открытой для полости внутри структуры.

Даже после того, как животные вырастают из эмбриональной стадии, клетки многих органов их тела сохраняют этот тип полой структуры. К таким органам относятся, например, пищеварительный тракт, где слой клеток, называемых эпителиальными, обращен внутрь, образуя полую структуру, и имеет асимметричную форму, задающую направленность органам. Асимметричные эпителиальные клетки кишечника животных обращены внутрь, образуя полую структуру для всасывания питательных веществ. Асимметричные эпителиальные клетки желез животных (слюнных, эндокринных) также обращены внутрь, образуя полость, но не для всасывания, а для секреции производимых ими веществ.

При финансировании Национального научного фонда (NSF) Дэниел Дикинсон, У. Джеймс Нельсон и Уильям Вайс из Стэнфордского университета тщательно изучили под мощным микроскопом заключительную, зрелую стадию развития слизевика. Они сообщают о своих результатах в журнале Science от 11 марта 2011 года.

Слизевик проводит большую часть жизни как одноклеточный организм, обитая в почве и питаясь бактериями. Однако когда пища заканчивается, тысячи клеток слизевика собираются в скопление, а затем формируют плодовое тело — стебелек высотой в несколько миллиметров, верхушка которого выходит на поверхность почвы и несет споры. Исследователи обнаружили, что организация и направленность клеток в этой верхней части растущего стебелька удивительно похожи на таковые у эпителиальных клеток некоторых органов высших животных.

Дикинсон и его коллеги также выяснили, что для организации клеток на вершине стебелька слизевика в эпителий им необходимы аналоги двух из многих белков, требуемых клеткам животных для формирования эпителия. Эти аналоги у слизевика называются альфа-катенином и бета-катенином, они генетически и биохимически сходны со своими животными версиями. Когда исследователи удалили эти аналоги из клеток слизевиков, те потеряли способность правильно организовываться.

Помимо необходимости в белках, сходных с требуемыми некоторым животным эпителиальным тканям, эпителиальная ткань слизевика ведет себя аналогично ткани некоторых животных — она является секреторной. Она выделяет белки, которые покрывают стебелек плодового тела и придают ему жесткость, необходимую для распространения спор по почве в поисках новой пищи.

«Мы не знаем, мог ли древний предок слизевиков и животных на самом деле формировать эпителий, — говорит Дикинсон, — но у него должны были быть альфа-катенин и бета-катенин, и мы предполагаем, что эти белки играли какую-то роль в организации клеток».