Появились новые доказательства альтернативной теории возникновения многоклеточных

29.04.2020



Наблюдения биологов за недавно открытыми микроорганизмами показали, как могли возникнуть многоклеточные животные в процессе эволюции. Эти организмы похожи на хищные сперматозоиды и охотятся на более крупных жертв, слипаясь в «многоклеточные» псевдоорганизмы. В опубликованной в журнале BMC Biology статье группа российских и зарубежных ученых анализирует строение и жизненные циклы новых одноклеточных. Исследование было поддержаногрантом Российского научного фонда (РНФ).

Чтобы установить последовательность событий в происхождении животных от одноклеточных предков, необходимо исследовать их ближайших микроскопических родственников. Существуют разные теории возникновения многоклеточности. Общепринятой является теориягастреиЭрнста Геккеля о том, что первичный многоклеточный организм мог возникнуть в процессе деления клетки. В скоплениях таких клеток появились различия, которые привели к дальнейшей специализации так, что одни клетки отвечали за движение, другие – за питание и пищеварение.Возможно, предками многоклеточных животных могли быть одноклеточные организмы, передвигающиеся с помощью жгутика на задней части и похожие на хищные сперматозоиды. При этом они были способны охотиться на более крупных одноклеточных. Такое возможно за счет совместной охоты и питания, при котором клетки частично слипались друг с другом в многоклеточные образования и формировали так называемые агрегации. Такой образ жизни способствовал увеличению размеров клеток в составе агрегации, а также тому, что последняя росла теперь не за счет присоединения новых «членов», а за счет деления имеющихся. Питание крупной жертвой, в свою очередь, приводило к значительному увеличению в размере и последующему множественному делению клетки, что является важным фактором возникновения многоклеточности.

Новые одноклеточные хищники из обширной группы заднежгутиковых, а именно три вида Syssomonasmultiformis, Pigoraptorvietnamica и Pigoraptorchileana, были обнаружены группой ученых Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАНв пресных водоемах Вьетнама и Чили. Наблюдения за их живыми клетками проводили в лабораторных условиях. Изученные виды могли выживать при температуре 5–40 °C, кислотности среды 6–11 (то есть в довольно щелочной среде) и переносить повышение солености до 0,04%. В результате исследований выяснилось, что эти микроорганизмы отличаются сложными жизненными циклами, образованием многоклеточных скоплений и необычной для современных одноклеточных диетой — питанием крупной добычей за счет частичного слипания друг с другом.

Один из микробов под названием Syssomonasmultiformis к тому же мог разрушать зерна риса и заглатывать отдельные частички рисового крахмала за счет так называемого внеклеточного пищеварения, при котором происходит выделение расщепляющих крахмал ферментов непосредственно в воду.

Полученные данные согласуются с гипотезой синзооспорыАлексея Захваткина, по которой многоклеточность у животных могла возникнуть при слиянии друг с другом клеток различных типов, которые уже присутствовали в жизненном цикле одноклеточного предка животных.

«Изучение генетических механизмов взаимодействия клеток и их поведения, роста и развития у одноклеточных, предков многоклеточных животных, потенциально важно в медицине, поскольку нарушения данных процессов приводят к опухолям и образованию метастазов при раковых заболеваниях», — рассказывает руководитель проекта РНФ ДенисТихоненков, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института биологии внутренних вод.

В исследовании также принимали участие исследователи из Пензенского государственного университета, Центра исследований океана имени Гельмгольца, Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Департамента ботаники Университета Британской Колумбии.

 

(png, 261 Kб)

Картинка 1. От хищничества к многоклеточности. Хищный жгутиконосец Syssomonasmultiformis является одноклеточным родственником животных и формирует многоклеточные структуры. Источник: Денис Тихоненков

 

Пресс-служба РНФ

 

 

Подразделы

Объявления

©РАН 2020