Нов вид едноклетъчни организми, наречени хоанофлагелати, най-близките еволюционни роднини на животните, би могъл да предостави решаваща информация по един основен въпрос в биологията: Как единичните клетки са се свързали някога, за да образуват многоклетъчни коалиции, способни да се придвижват, ловуват и хранят?
Повечето хоанофлагелати живеят простичък самотен живот на едноклетъчно.
Затова, когато биолозите откриват стотици от тези организми в проба, взета от пръскалките на басейн на крайбрежието на карибския остров Курасао, са много изненадани да видят, че едноклетъчните се събират, за да образуват група с форма на длъбнат лист, като подобните на опашчици камшичета, наречени флагела, се размахват навън като малки гребла, което позволява на организмите да плуват много по-бързо, отколкото могат да го правят сами.
Съответно Никол Кинг (Nicole King), изследовател от Медицинския институт "Хауърд Хюз" към Калифорнийския университет, Бъркли, и нейните колеги наричат новия вид Choanoeca flexa.
„Това бе шантаво поведение, различна от всичко, което някога сме чували за хоанофлагелатите“, разказва Кинг, „Просто трябваше да разберем как са го постигнали.“
Това колективно поведение произтича от прости действия на клетките, реагиращи на промените в светлината, докладват в Science Кинг и нейните колеги. Изследователите предполагат, че новият вид би могъл да подскаже как се е случила тази ключова стъпка в еволюцията на животните.
"Освен всичко, това е просто впечатляващо явление", отбелязва Кинг.
Въпреки че е невъзможно да се върнем назад във времето, за да наблюдаваме как общият прародител на животните и хоанофлагелатите се е развил в по-сложни многоклетъчни същества, това проучване показва как отделните клетки могат да се адаптират и да станат по-сложни на многоклетъчно ниво.
За да получи по-ясна картина на C. flexa, екипът на Кинг изследва организмите в лаборатория. Всеки екземпляр наподобява своеобразна гладка сфера. От единия й край много мънички израстъци, наподобяващи пипала, образуват яка, подчертана с един, по-дълъг флагел, който се простира отвъд яката.
Отделни хоанофлагелати се съединяват заедно, като се захващат за тези яки. Във вдлъбната форма флагелите се насочват навътре, „което подпомага храненето с бактерии“, обяснява Кинг. Когато организмите се трансформират в сфера, всичките флагели сочат навън, превръщайки се в стотици малки гребла, които помагат плуването.
Малки акробати
Choanoeca flexa, нов вид едноклетъчни микроби, наречени хоанофлагелати, се събират заедно, образувайки групи от много индивиди. Организмите образуват форма на топка, като техните флагели, подобни на камшичета, сочат навън, за да помагат при плуването, но могат бързо да преминат към форма на отпуснат лист, като флагелите им сочат навътре, докато се хранят. Този GIF показва (с приблизително 2 пъти по-голяма скорост) как C. flexa преминава от режим на плуване към режим на хранене. Снимки: T. Brunet et al/Science 2019
Точно какво предизвиква трансформацията на C. flexa, остава загадка, докато изследователите не забелязват, че превключването от една форма на друга спира, когато организмите се изложат на светлината на микроскоп твърде дълго. Кинг изключва светлината, след което я включва отново. В тъмното C. flexa се трансформира във формата на топка. "И тогава го направихме отново, и отново, и отново, и всеки път, когато сменяхме осветлението, те се трансформираха."
Изследователите не са разбрали все още пълния механизъм, но потвърждават, че играе роля светлочувствителен протеин, известен като родопсин. А колективното поведение не е резултат от сложна комуникация между клетките. По-скоро произтича от обикновено, подобно на това на мускулите, стягане или разхлабване на придатъците на яката на хоанофлагелата. Когато са във форма на лист, яките на всички клетки са по-стегнати, издърпвайки клетките леко във форма на чаша. Когато светлината се промени, яката на всяка клетка се разширява и така групата се трансформира в сфера.
Такава промяна в един отделен хоанофлагелат няма да доведе до кой знае какво, но заедно, това просто индивидуално действие се натрупва, за да доведе до съвсем ново поведение - плуване или престой за хранене.
Това е красив пример как прости групи клетки придобиват характеристики на многоклетъчни.
Защо промените в светлината предизвикват тази реакция не е ясно, но Кинг отбелязва, че C. flexa има тенденция да се придвижва към по-добре осветени зони, където може да имат повече храна. Отделните клетки не могат ефективно да плуват към светлината, групи от C. flexa могат.
Значението на този вид промяна на формата се простира далеч отвъд хоанофлагелатите, подчертава Кинг. Основните компоненти на развитието на животните включват сгъването на тъканите с развитието на ембриона.
„Нашето проучване показва, че основните клетъчни машини, необходими за този вид сгъване, предхождат произхода на животните“, отбелязва тя.
Справка:
T. Brunet et al. Light-regulated collective contractility in a multicellular choanoflagellate. Science. Vol. 366, October 18, 2019, p. 326. doi:10.1126/science.aay2346.
Източник:
Acrobatic choanoflagellates could help explain how multicellularity evolved, Science news
Още по темата
Животът
Гъба на милиард години е най-древният многоклетъчен сухоземен организъм, намиран досега
Животът
Парадокс: За да се появи животът са нужни 9 млрд. години, а Земята е само на 4.5
Животът
Еволюция на живо: Как едноклетъчни се развиват в многоклетъчен организъм (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари