Микроколонии жгутиконосцев могут использовать электрические сигналы для координации поведения

Новое исследование, опубликованное в Science Advances, выявило свидетельства электрической сигнализации и скоординированного поведения у хоанофлагеллат — ближайших ныне живущих родственников животных. Этот сложный пример клеточной коммуникации даёт ключевое представление о ранней эволюции многоклеточности и нервной системы у животных.

Исследователи из группы Буркхардта в Центре Майкла Сарса Университета Бергена обнаружили замечательное разнообразие поведения в колониях хоанофлагеллята Salpingoeca rosetta, имеющих форму розетки.

«Мы обнаружили коммуникацию между клетками колоний, которая регулирует форму и биение жгутиков по всей розетке», — объясняет первый автор Джеффри Колгрен. — «У нас не было чётких ожиданий, что мы увидим в культурах до того, как поместим их под микроскоп, но когда мы это сделали, это было очень захватывающе».

Многоклеточность — определяющая характеристика всех животных. Для хоанофлагеллат, обитающих в морских и пресноводных средах по всему миру, граница между одно- и многоклеточностью менее чёткая. Некоторые виды, включая S. rosetta, демонстрируют сложные жизненные циклы, включающие колониальные стадии.

«S. rosetta — мощная модель для исследования возникновения многоклеточности в ходе эволюции животных», — говорит последний автор Павел Буркхардт. — «Поскольку наше исследование показывает, что колониальные хоанофлагелляты координируют свои движения через общие сигнальные пути, оно даёт увлекательное представление о ранних сенсомоторных системах».

Используя новый генетический инструмент, позволяющий визуализировать активность кальция у S. rosetta, команда обнаружила, что клетки синхронизируют своё поведение через потенциал-зависимые кальциевые каналы — тот же тип каналов, который используют нейроны и мышечные клетки животных.

«Это свидетельство того, как информация передаётся между клетками в колониях хоанофлагеллат, демонстрирует межклеточную сигнализацию на грани многоклеточности», — говорит Колгрен. Поразительно, что открытие предполагает, что способность координировать движение на клеточном уровне предшествовала появлению первых животных.

В дальнейшем команда планирует исследовать, как сигналы распространяются между клетками, и существуют ли аналогичные механизмы у других видов хоанофлагеллат. «Инструменты, разработанные в этом исследовании, и его выводы открывают множество новых интересных вопросов», — заключает Колгрен.