То, что началось в 2018 году как отдельная клетка, невидимая для человеческого глаза, теперь превратилось в многоклеточного зверя размером с блоху. Продолжающееся исследование пивных дрожжей (Saccharomyce s cerevisiae), мутировавших так, что они остаются прикрепленными к кластерам, как дрожжи-снежинки, показывает, что может произойти с микроскопическими одноклеточными организмами после тысяч поколений тщательного отбора. Исследование было опубликовано в Nature.
Когда исследователи из Технологического института Джорджии отбирали самые большие и быстрорастущие кластеры дрожжей из пяти популяций, поколение за поколением, они культивировали организм, содержащий более полумиллиона клональных клеток, что в 20 000 раз больше, чем у его предка.
Полученные данные являются непревзойденным примером устойчивой многоклеточной эволюции.
«Положив палец на шкалу эволюции одноклеточных организмов, мы можем понять, как они эволюционировали во все более сложные и интегрированные многоклеточные организмы, и можем изучать этот процесс на этом пути», — объясняет биолог-эволюционист Уильям Рэтклифф из Технологического института Джорджии.
Сегодняшние данные свидетельствуют о том, что жизнь на Земле началась с одноклеточных организмов примерно 3,5 миллиарда лет назад.
Тем не менее, мало что известно о том, как изолированные клетки, которые выглядели и вели себя одинаково, эволюционировали в многоклеточные формы жизни со специализированными тканями, способными координировать деятельность, примерно два-три миллиарда лет назад.
Эксперименты на снежных дрожжах теперь помогают экспертам пересказать эту историю.
Исследование называется «Эксперимент долгосрочной эволюции многоклеточности» (MuLTEE), и исследователи надеются провести его в течение десятилетий. Первые важные открытия были сделаны после 3000 поколений эволюции.
Исследователи говорят, что отдельные популяции дрожжей уже превратились из веществ, «более слабых, чем желатин», в вещества, «с силой и твердостью древесины».
«Мы обнаружили, что существует совершенно новый физический механизм, который позволяет группам расти до очень и очень больших размеров», — объясняет биолог-эволюционист Озан Боздаг.
Во-первых, дрожжевые клетки в экспериментах развили более крупные ветви, что уменьшило общую плотность организма.
Затем ветки переплелись друг с другом, образовав гроздь, по консистенции напоминающую современные гели.
В конечном итоге эта новая структура сделала организм в 10 000 раз прочнее, чем его одноклеточный предок. Уже не такая снежинка.
«Ветви дрожжей переплелись, — объясняет Боздаг, — кластерные клетки приобрели поведение, подобное виноградной лозе, обвивая друг друга и укрепляя всю структуру».
Другой важный вывод экспериментов касался роли кислорода в установлении пределов эволюционного прогресса.
В молодости Земли кислород был в дефиците. Только когда особый тип бактерий «вдохнул жизнь» в атмосферу несколько миллиардов лет назад, многоклеточные формы жизни, как считается, действительно начали развиваться.
Эволюция снежных дрожжей в лаборатории подтверждает идею о том, что кислород был серьезным ограничением для первых многоклеточных форм жизни на Земле. В экспериментах только популяции дрожжей, которые не полагались на кислород для производства энергии, были способны эволюционировать до таких больших размеров.
С другой стороны, кластеры дрожжей, которым требовался кислород, были вынуждены распределять его между всеми своими клетками, что создавало дополнительные затраты для роста.
Эти результаты, по словам ученых, подчеркивают «критическую роль уровня кислорода в эволюции многоклеточных размеров».
«Я очень рад, что у меня есть модельная система, в которой мы можем развивать раннюю многоклеточную жизнь на протяжении тысяч поколений, используя потрясающую мощь современной науки», — говорит Рэтклифф. «В принципе, мы можем понять все, что происходит, от эволюционной клеточной биологии до биофизических признаков, которые непосредственно подвергаются отбору».
Будет интересно посмотреть, что произойдет с этими дрожжами в ближайшие годы.
Под легендарной славянской крепостью в Германии обнаружили 5000-летнее поселение
Археологи провели первые в истории раскопки в Пилатше, славянской речной крепости на востоке Германии, и обнаружили, что люди жили на этом месте за тысячи лет до того, как славяне построили…
Воды не хватит: город на Луне просуществовал бы в лучшем случае 100 лет
Во всех научно-фантастических представлениях о будущем освоении человеком космоса всегда есть решающий первый шаг: город на Луне. Наш естественный спутник рассматривается как стартовая площадка для исследования обширного космоса. Жизнь подражает…
В Саудовской Аравии обнаружена 1300-летняя мечеть с ранними исламскими надписями
Археологи, работающие на участке Аль-Мамала на юго-западе Саудовской Аравии, обнаружили мечеть, датируемую первым веком хиджры, что относит это здание к самым ранним векам исламской архитектуры на Аравийском полуострове. Построенная из…
МО: за ночь над регионами России сбили 71 украинский БПЛА
Российские силы ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили над регионами РФ, а также над акваторией Черного моря 71 украинский БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение…
Шуваев: в Белгородской области при атаках ВСУ погиб человек
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области 40 раз за прошедшие сутки, в результате погиб один мирный житель, еще четыре человека пострадали. Об этом сообщил врио губернатора Александр Шуваев в…
Режим ЧС и 200 тонн. Что известно о разливе дизельного топлива на Таймыре
В поселке Сындасско на Таймыре из-за шторма повредило резервуар с дизельным топливом. Топливо попало в Хатангский залив, введен режим ЧС. Угрозы населению нет. ТАСС собрал основное о происшествии. Обстоятельства произошедшего…
Датский вертолет вдруг нарвался на российские сигналы
Дания обвинила российский фрегат в опасном сближении с ее военным вертолетом после того, как корабль...
Внутри крепости Рамзеса II обнаружена гробница боевого коня возрастом 3200 лет
Археологи в дельте Нила в Египте обнаружили практически нетронутый военный квартал — дома, зернохран...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".