Как изменение сворачивания белков движет эволюцию многоклеточности
Новое исследование выявило механизм, управляющий эволюцией многоклеточной жизни. Учёные определили, как изменение сворачивания белков направляет многоклеточную эволюцию.
В исследовании, опубликованном в Science Advances, использовался метод экспериментальной эволюции в рамках долгосрочного эксперимента по эволюции многоклеточности (MuLTEE). Лабораторные дрожжи эволюционировали, приобретая новые многоклеточные функции.
Работа подчёркивает важность изучения регуляции белков для понимания эволюции. Как отметил доцент Юха Сааринкангас, понимание генетического кода само по себе не объясняет, как организмы приобретают адаптивные признаки. Для этого необходимо проследить весь поток генетической информации вплоть до функциональных состояний белков, которые контролируют поведение клеток.
«Дрожжи-снежинки» развили прочные тела за 3000 поколений
Ключевым многоклеточным новшеством стало возникновение прочных тел. За 3000 поколений эти «дрожжи-снежинки» эволюционировали от состояния слабее желатина до прочности, сравнимой с деревом.
В основе этого нового признака лежит негенетический механизм, действующий на уровне сворачивания белков. Учёные обнаружили, что по мере эволюции более крупных и прочных тел у дрожжей постепенно снижалась экспрессия шаперонного белка Hsp90, который помогает другим белкам приобретать функциональную форму.
Hsp90 действовал как критически важный «регулятор», дестабилизируя центральную молекулу, контролирующую клеточный цикл. Это заставляло клетки удлиняться. Удлинённая форма, в свою очередь, позволяла клеткам обвиваться друг вокруг друга, формируя более крупные и механически прочные многоклеточные группы.
Путь к адаптивной эволюции через изменение формы белков
С эволюционной точки зрения, эта работа демонстрирует силу негенетических механизмов в быстрых эволюционных изменениях. Исследователи были удивлены, обнаружив столь значительные изменения в поведении шаперонных белков, что подчёркивает творческий и непредсказуемый характер эволюции в поиске решений новых задач, таких как построение прочного тела.