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.
Озвучена диета, замедляющая возрастные изменения сердца
Группе сотрудников Королевского колледжа Лондона в ходе нового исследования удалось обнаружить, что рацион, богатый полифенолами, помогает сдерживать рост рисков сердечно‑сосудистых заболеваний, которые связаны с возрастом. Журнал BMC Medicine опубликовал результаты…
170 000 лет назад люди были «предприятиями» по массовой переработке
Археологические исследования в очередной раз опровергают распространённое мнение о том, что наши предки эпохи палеолита были преимущественно мясоедами, обнаружив, что они были искусными переработчиками растительной пищи и процветали благодаря разнообразному…
Средневековый вулкан мог косвенно стать причиной Черной смерти в Европе
Чёрная смерть — самая смертоносная из задокументированных пандемий в истории человечества. В 1347 году н. э. она распространилась из нескольких портовых городов Италии практически по всей Европе, унеся жизни десятков…
МО: за ночь над регионами России сбили 116 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили над 10 регионами 116 украинских БПЛА за ночь. Об этом сообщили в Минобороны России. По данным ведомства, 29 беспилотников сбили над территорией Рязанской области,…
Более 60 новых дорожных знаков и табличек появятся в России с 1 января
Более 60 новых дорожных знаков и табличек будут введены в России с 1 января 2026 года, рассказала РИА Новости юрист, подполковник внутренней службы в отставке Елена Браун. "В соответствии с…
Минцифры предупредило о постепенном отказе от входа на «Госуслуги» по СМС
Минцифры приняло решение постепенно отказаться от подтверждения входа на "Госуслуги" через СМС, что пока касается только входа через мобильные устройства, сообщили в министерстве. Это делается в связи с растущим числом…
Расчеты Запада на «договорнячок» провалились
Гипотетический «договорнячок» по Украине не выглядит ни обсуждаемым, ни даже сколько-нибудь возможны...
Новое исследование показывает, как у птерозавров развился мозг, готовый к полёту
В новом исследовании международная группа учёных использовала методы 3D-визуализации высокого разреш...
Рютте назвал страны НАТО прифронтовыми государствами из-за России. А до этого они были прифронтовыми из-за Югославии, Ирака, Ливии… А еще раньше они были рабовладельческими из-за Африки.
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)".