Ученые приоткрыли тайну эволюции от одноклеточных организмов к многоклеточным

Один из самых интересных процессов эволюции - переход одноклеточных организмов в многоклеточные, потребовал меньше изменений, чем считалось ранее. Это исследование проводила интернациональная группа ученых, под эгидой Института Биологии Салка и Департамента США по Энергетике.

Сравнение геномов многоклеточной водоросли Volvox carteri и ее ближайшей одноклеточной родственницы Chlamydomonas reinhardtii, показало, что многоклеточные организмы могли строить свои более сложные клеточные механизмы, в основном, из тех же частей, которые использовали их одноклеточные предки.

"Если вы мысленно представите себе протеины в виде деталей конструктора лего, то у Chlamydomonas уже был необходимый набор деталей", - рассказал Джеймс Юмен, доктор философии, доцент в лаборатории молекулярной биологии в институте Салка. "Вольвоксу не пришлось "покупать" новые детали, вместо этого, он мог экспериментировать с теми, которые достались ему в наследство от его предков".

В целом исследование, которое было опубликовано в журнале Science, приводит к выводу о том, что предки вольвокса претерпели довольно ограниченное количество изменений. "Мы предполагали, что встретим значительные различия в размере генома, числе генов, или размере семей генов, между Вольвоксом и Chlamydomonas", - сказал Юмен. "В основном мы были не правы".

Эволюция многоклеточности происходила множество раз, независимо друг от друга, среди разных ветвей родословных, включая животных, растения, плесень, а также зеленые и красные водоросли. "Данное преобразование - это одно из самых крупных эволюционных событий, которые сделали жизнь на земле такой, какой мы ее сегодня знаем", - заявил один из авторов исследования Симон Прочник, доктор философии. "Этому вопросу посвящены многие исследования и выдвинуто множество теорий, объясняющих отличия многоклеточных организмов, и их отличия от предков".

В большинстве случаев, переход от одиночного существования к коммунальному, происходил так давно (более 500 миллионов лет назад), что отследить генетические изменения очень сложно. На этом фоне, интерес представляет зеленая водоросль Вольвокс. Для этого семейства водорослей, переход к многоклеточности, проходил в виде серии небольших, потенциально адаптивных изменений, и на примере современных членов этого семейства, можно отследить прогрессивно увеличивающуюся сложность строения.

Вольвокс - самый развитый потомок этой ветви развития. Считается, что он развился из Chlamydomonas-подобного предка в течении последних 200 миллионов лет, делая эти два организма, привлекательными моделями для изучения эволюционных изменений, которые породили многоклеточность и клеточные модификации.

Чтобы собрать данные, для сравнительного генетического анализа, ученые выделили 138 миллионов пар оснований генома Вольвокса. Геном Вольвокса оказался всего на 17 процентов больше, чем ранее выделенный геном Chlamydomonas. Разница между этими геномами, сравнима с разностью между геномами человека и курицы.

Хотя размер генома немного увеличился, но число протеинов оказалось примерно одинаковым для обоих организмов (14 566 для Вольвокса и 14 516 для Chlamydomonas).

• Как химические реакции истощают питательные вещества в растительных напитках
• Двухразовая инъекция снижает риск ВИЧ на 96%
• Будущее контрацепции: на что надеяться в ближайшие годы
• Контрацепция и религия: как соблюсти баланс?
• Эволюция контрацептивов: от древних методов до современных технологий
• Жажда как индикатор обезвоживания: насколько она точна?
• Учёные объяснили рост тяжёлых инфекций, вызываемых Streptococcus
• Платформа искусственного интеллекта повышает точность диагностики рака легких