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.
Найденная в США сшитая шкура переписывает историю одежды ледникового периода
В пустыне центрального Орегона сделано замечательное открытие, меняющее наше понимание изобретательности ранних людей. Археологи обнаружили самый древний из известных образцов сшитой шкуры — небольшой фрагмент лосиной шкуры, тщательно сшитый скрученными…
В Италии раскапывают 1700-летний роскошный епископский дворец
Всего в нескольких сантиметрах под многовековыми сельскохозяйственными угодьями археологи обнаружили одно из самых впечатляющих открытий в раннехристианской археологии: монументальный церковный комплекс и роскошный епископский дворец, которым порядка 1700 лет. Эта…
В Турции обнаружен один из трех известных в мире древних речных портов
Археологи, работающие в историческом городе Трабзон на черноморском побережье Турции, обнаружили необычайную археологическую находку: древний речной порт, связанный с ручьем Кузгундере, который в настоящее время признан третьим известным речным портом…
МО: за ночь над регионами России сбили 106 украинских беспилотников
Силы ПВО за ночь сбили 106 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Два человека пострадали в результате атаки БПЛА на Мичуринск в Тамбовской области. Повреждения получили объекты…
ФСБ России: в Удмуртии предотвращен теракт в отделе полиции
Сотрудники ФСБ предотвратили теракт в отделе полиции в Удмуртии, задержан ранее судимый 57-летний россиянин. Об этом сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "На территории Удмуртской Республики пресечена попытка…
Задержан заместитель губернатора Челябинской области Андрей Фалейчик
Сотрудники правоохранительных органов задержали заместителя губернатора Челябинской области Андрея Фалейчика. Расследование касается периода, когда он возглавлял Копейский городской округ, сообщил в своем Telegram-канале губернатор Алексей Текслер. "Сегодня утром задержан заместитель…
Европа надорвалась в стараниях превзойти США по тратам на Зеленского
Еще год назад эксперты в России и на Западе полагали, что Европа не сумеет восполнить вакуум в украи...
У вымерших гавайских ибисов были необычно маленькие глаза и плохое зрение
Аптерибис, вымерший вид ибисов, некогда обитавший на Гавайских островах, занимал нишу, схожую с нише...
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)".