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.
Nature Medicine: Выявлено неожиданное влияние менструального цикла на организм
Ученым Орхусского университета впервые удалось показать, что менструальный цикл воздействует на широкий спектр белков в организмах женщины. Работу опубликовали в журнале Nature Medicine. До этого времени такие исследования были ограничены…
Невероятно, но факт: сыворотка с кофеином вернула волосы за несколько недель
Новое исследование тайваньских специалистов даёт шанс людям, страдающим от резкого выпадения волос. В составе их инновационного средства - кофеин, пантенол и растительные везикулы, рассказал ресурс medrxiv.org. Каждый из участников эксперимента…
Скрытая система сооружений переосмысливает происхождение столицы империи инков
Масштабная программа дистанционного зондирования, проведенная на густой растительности археологического парка Саксайуаман, выявила сеть дорог, террасных систем и ранее невидимых архитектурных сооружений, что заставляет переосмыслить этапы формирования столицы империи инков. Данные,…
МО: за ночь над регионами России сбили 154 украинских БПЛА
Силы ПВО за ночь сбили 154 украинских БПЛА над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Беспилотники атаковали промышленные предприятия в Новокуйбышевске Самарской области. Предварительно, есть пострадавшие, погиб человек. Также есть…
Гладков: в Белгородской области при атаке FPV-дрона ВСУ погиб мужчина
Вооруженные силы Украины с помощью FPV-дрона атаковали территорию частного домовладения в Белгородской области, погиб мужчина, ранения получил его отец. Об этом сообщил губернатор Вячеслав Гладков в своем Telegram-канале. "В селе…
Мирошник: в первой четверти 2026 года ежедневно подвергались атакам БПЛА 19 россиян
Ежедневно около 19 мирных жителей России в первой четверти 2026 года попадали под удары украинских дронов. Об этом заявил посол по особым поручениям МИД РФ по вопросам преступлений киевского режима…
Германия бросает свой автопром в печь милитаризации
Поиск путей выхода из экономического кризиса вывел Германию на рельсы милитаризации: ради наращивани...
Ученые выяснили, где заканчивается наша Галактика
Астрономы использовали возраст звёзд, чтобы определить точку, где диск Млечного Пути становится наст...
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)".