Одноклеточные хлебопекарные дрожжи всего за два месяца превратились в «тесный» коллектив клеток со всеми признаками многоклеточного организма в условиях, благоприятных для существования и развития такого варианта грибка, заявляют американские биологи в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Уильям Ратклифф (William Ratcliff) и его коллеги из университета штата Миннесота в городе Миннеаполис (США) полагают: их эксперимент убедительно доказал, что ключевые черты многоклеточных организмов — специализация клеток, особая система размножения и другие важные качества — могут развиться в течение крайне непродолжительного времени.
В своей работе научный коллектив под руководством Ратклиффа ускорил процесс эволюции обычных хлебопекарных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), поместив небольшое количество грибка в питательную среду, которую периодически взбалтывала специальная машина.
Как объясняют ученые, перемешивание питательной среды улучшает ее свойства, с точки зрения размножения и развития дрожжей. Взбалтывание жидкости обогащает ее кислородом, большие количества которого необходимы для деления грибка. Объем поглощенного кислорода зависит от того, насколько быстро будет двигаться грибок относительно окружающих его молекул жидкости. Иначе говоря, чем тяжелее будет клетка или сообщество дрожжей, тем больше кислорода они получат.
Ратклифф и его коллеги вырастили несколько разновидностей дрожжей и выбрали из них тот вид, который был лучше всего приспособлен к жизни в условиях постоянной «тряски». Они разделили популяцию из генетически идентичных клеток дрожжей на десять групп, поместили их в мешалку и дали им спокойно расти в течение двух месяцев.
Уже через 60 раундов помешивания во всех десяти популяциях грибка стали доминировать те группы клеток, которые объединялись в крупные «снежинки» из нескольких сотен элементов. По расчетам ученых, такие колонии дрожжей имели на 30% больше шансов оставить свое потомство, чем клетки-одиночки.
В статье отмечается, что многоклеточные колонии грибка размножаются особым образом — они отпочковывают не одну клетку дрожжей, а сразу целую ветку «снежинки». При этом родительское сообщество не разрушается, как в случае деления клетки на две половины, а продолжает существовать и расти. Кроме того, снежинки не будут производить «потомство» в тех случаях, если клеток в колонии меньше некого критического уровня.
Некоторые клетки в колониях превратились в специализированные органы размножения. Они помогают колонии произвести больше потомства за счет того, что «запрограммированная» смерть таких клеток отделяет множество небольших веточек от тела их прародителя.
Таким образом, за два месяца ученым удалось воспроизвести в лаборатории то, на что природа предположительно потратила миллионы лет. Исследователи полагают, что вариант «ускоренной» природной эволюции имеет право на жизнь — на протяжении истории жизни было множество эпох, в которых эволюция живых организмов переживала периоды бума и стагнации.
РИА Новости
