Ученые воспроизвели ключевой эволюционный шаг к многоклеточной жизни

Более 500 миллионов лет назад одноклеточные организмы на Земле начали формировать многоклеточные кластеры, которые в итоге стали растениями и животными. Ученые из Университета Миннесоты экспериментально воспроизвели этот ключевой переход в лаборатории, используя обычные пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Суть эксперимента

Ученые выращивали дрожжи в питательной среде, а затем с помощью центрифуги отбирали более тяжелые клеточные кластеры, которые оседали быстрее. Отобранные кластеры переносили в свежую среду, и цикл повторяли. Через 60 циклов (около 60 дней) сформировались сферические кластеры, похожие на снежинки и состоящие из сотен клеток.

Ключевые выводы

• Кластеры состояли из генетически родственных клеток, которые оставались соединенными после деления. Это способствует кооперации.
• Кластеры демонстрировали кооперативное поведение: когда они достигали критического размера, часть клеток погибала (апоптоз), чтобы позволить отделиться "потомству". Новые кластеры начинали размножаться, лишь достигнув размера родительского.
• "Кластер сам по себе — это не многоклеточность. Но когда клетки в кластере кооперируются, жертвуют собой ради общего блага и адаптируются к изменениям — это эволюционный переход к многоклеточности", — поясняет Уилл Рэтклифф, соавтор исследования.

Значение работы

• "Первый шаг к многоклеточной сложности, похоже, является менее высоким эволюционным барьером, чем предполагает теория", — отмечает Джордж Гилкрист из Национального научного фонда (NSF), финансировавшего исследование.
• Это первое прямое экспериментальное наблюдение перехода к многоклеточности, моделирующее событие, произошедшее сотни миллионов лет назад.
• Созданная система — "многоклеточные дрожжи" — открывает возможности для изучения рака, старения и развития сложных форм, поскольку эти процессы тесно связаны с происхождением многоклеточности.