Вчені виростили дріжджі, які еволюціонували до багатоклітинної форми, видимої неозброєним оком, менше ніж за два роки. Мікроскопічні гриби вибірково розмножувалися на основі розміру клітини, створюючи з часом більші та складніші структури. Це дослідження дозволяє побачити, як еволюціонували ранні багатоклітинні види.
Світ виглядав би зовсім інакше без багатоклітинних організмів – без рослин, тварин і грибів Земля була б схожою на зелену, вологу версію Марса. Розвиток цих форм життя відбувся сотні мільйонів років тому, але механізми, які відбувалися тоді, ще недостатньо вивчені. Дослідники з Технологічного інституту Джорджії вирішили простежити, як окремі клітини стають багатоклітинними організмами. Результати їх дослідження були опубліковані в журналі Nature.
Довгі і міцні клітини
Експеримент під назвою MuLTEE (Multicellularity Long-Term Evolution Experiment) стартував у 2018 році. Для дослідження вчені відібрали пивні дріжджі Saccharomyces cerevisiae – прості одноклітинні гриби. Колонії поміщали на лабораторний шейкер. Автори щодня перевіряли, в яких зразках кількість клітин зростала найшвидше і де клітини згрупувалися в найбільші кластери. Найшвидше зростаючі зразки переходили до наступного етапу дослідження.
Після 600 днів і приблизно 3000 поколінь гриби почали ставати багатоклітинними, утворюючи скупчення, які були більш ніж у 20 000 разів більші за своїх предків. Організм став невидимим неозброєним оком до розміру плодової мушки. Важливо, що дріжджі пристосувалися до нової форми – їхні клітини подовжились і почали сплутуватися, створюючи структури приблизно в 10 000 разів міцніші за прості тіла їхніх предків.
«Ми виявили, що існує абсолютно новий фізичний механізм, який дозволив групам вирости до таких великих розмірів», — сказав Озан Боздаг, провідний автор дослідження. – Гілки дріжджів сплуталися, як лози, обвиваючись одна навколо одної і зміцнюючи всю конструкцію.
Координація та розвиток
Спостереження за заплутаністю стало поворотним моментом для вчених у розумінні того, як еволюціонують прості багатоклітинні групи. Пивним дріжджам не вистачає складних механізмів розвитку, характерних для багатоклітинних організмів, але грибам знадобилося лише 3000 поколінь, щоб з’ясувати, як рухати та використовувати клітинне заплутування для розвитку.
«У нас є модель системи, за допомогою якої ми можемо моделювати еволюцію раннього багатоклітинного життя протягом тисяч поколінь, використовуючи дивовижну силу сучасної науки», — сказав Вільям Реткліфф, співавтор дослідження. «Таким чином ми можемо зрозуміти все, що там відбувається, від еволюційної біології клітин до окремих біофізичних особливостей».
Як додав Реткліфф, експеримент MuLTEE базується на тих же механізмах, які люди використовували протягом сотень років для вирощування сільськогосподарських культур і тварин. Дослідники планують продовжити дослідження, щоб побачити, яким шляхом буде розвиватися грибок.
Основне джерело фото: Shutterstock