Ученые экспериментально продемонстрировали переход к многоклеточной жизни

Переход одноклеточной жизни к многоклеточной экспериментально продемонстрировали ученые из Лимнологического института университета Констанца, 9 июля сообщает журнал Nature Communications.

Исследователи смогли продемонстрировать, что одноклеточная зеленая водоросль Chlamydomonas reinhardtii всего за 500 поколений, развивает мутации, которые обеспечивают первый шаг к многоклеточной жизни.

Эксперимент основан на теории, согласно которой многоклеточные организмы первоначально развились из отдельных клеток, и на первом этапе образуются колонии идентичных клеток, которые не расходятся после деления.

Важным, но пока экспериментально непроверенным условием этой общей теории является то, что сначала появляются колонии с более высокой вероятностью выживания. На втором этапе эти колонии затем развиваются дальше, чтобы увеличить размножение. Только после этого могут последовать следующие итерации в направлении специализации соматических и зародышевых клеток. Ученые экспериментально проверили условия, которые вызывают переход от одиночного существования клеток к образованию колоний.

В качестве условия для развития колоний с высокой вероятностью выживания и одновременно высокой скоростью размножения ученые добавили в образец хищную водоросль, в данном случае многоклеточную коловратку. Первоначально отдельная клетка водоросли не защищена от хищника. Мутации, заставляющие клетки расти колониями, которые склеиваются после деления клеток, увеличивают вероятность выживания, потому что хищники больше не могут или, по крайней мере, не так легко поедают колонии.

Эксперимент показал, что после 500 поколений колонии значительно чаще росли в среде с хищниками и имели значительно более высокую скорость размножения, чем колонии, растущие без хищников. Ученые говорят, что «распределение типов колоний, которые выживают, и тех, которые быстро размножаются, точно соответствует теории. Мы не только показали, что они существуют, но и что они неоднократно эволюционируют при определенных условиях».

Это не только подтвердило основную теорию, но и доказало, что эволюционный шаг произошел очень быстро. Для развития необходимых 500 поколений требуется около полугода. Что было удивительно для ученых, так это то, что эволюционировавшие адаптации клеток также были воспроизводимы на уровне генома.