«Мы смотрим в прошлое на эволюционный переход, который был важен для происхождения всех животных», — объясняет Инаки Руис-Трилло, биолог-эволюционист из Института эволюционной биологии в Барселоне, Испания. "Мы показываем, что эти ранние организмы уже имели некоторые поведения, которые, как мы когда-то думали, были только у многоклеточных животных. Оттуда это был бы более простой эволюционный скачок."
Исследователи изучили одноклеточную амебу под названием Capsaspora owczarzaki, которая является близким родственником современных многоклеточных животных. Капсаспора была первоначально обнаружена живущей внутри пресноводной улитки и использовалась группой Руиса-Трилло, чтобы узнать больше об эволюции животных. Руис-Трилло и его команда секвенировали геном Capsaspora в более раннем проекте и обнаружили, что амеба содержит много генов, которые у животных связаны с многоклеточными функциями.
Как одноклеточный организм, Capsaspora не может одновременно иметь несколько разных типов клеток, как люди.
Однако одна Capsaspora со временем меняет свой тип клеток, переходя от одиночной амебы к агрегированной колонии клеток и к устойчивой кистозной форме в течение своего жизненного цикла. В этом новом исследовании выяснялось, использует ли Capsaspora те же механизмы для контроля дифференцировки клеток с течением времени, которые используют животные для контроля развития клеток в разных тканях.
В сотрудничестве с командой Эдуарда Сабидо из отдела протеомики Центра геномной регуляции и Университета Помпеу Фабра исследователи проанализировали белки Capsaspora, чтобы определить, как организм может регулировать свои внутренние клеточные процессы на разных этапах жизни. «Протеомика на основе масс-спектрометрии позволяет нам измерять, какие белки экспрессируются и как они модифицируются», — говорит Сабидо. «Внутриклеточная передача сигналов зависит от этих модификаций белка — поэтому, выполняя этот анализ, мы знаем не только то, что находится в клетке, но и то, как клетка организуется и общается внутри."
Исследователи обнаружили, что от одной стадии к другой набор белков Capsaspora претерпевает обширные изменения, и организм использует многие из тех же инструментов, что и многоклеточные животные, для регулирования этих клеточных процессов.
Например, Capsaspora активирует факторы транскрипции и систему передачи сигналов тирозинкиназы на разных стадиях, чтобы регулировать образование белка. «Это те же механизмы, которые животные используют для дифференциации одного типа клеток от другого, но раньше они не наблюдались у одноклеточных организмов», — говорит Руис-Трилло.
Присутствие этих белков-регулирующих инструментов как у Capsaspora, так и у животных означает, что одноклеточный предок всех животных, вероятно, также обладал этими системами — и был более сложным, чем ученые ранее считали. «У предка уже были инструменты, необходимые клетке для дифференциации в разные ткани», — говорит Сабидо. "Клетки, которые существовали до животных, были более или менее подготовлены к этому прыжку."