Ученые раскрыли главную проблему происхождения биологической сложности

«До сих пор биологи предполагали, что это узкое место, состоящее из одной клетки, развилось после многоклеточности как механизм уменьшения конфликта интересов между клетками, составляющими организм», — говорит Рэтклифф. «Вместо этого мы обнаружили, что она возникла одновременно с многоклеточностью. Это имеет большое значение для того, как многоклеточная сложность может возникнуть в природе, поскольку показывает, что эта ключевая черта, открывающая дверь для развития многоклеточной сложности, может быстро развиваться. "В статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Communications, исследователи описали, как они получили многоклеточный штамм путем многократного отбора и культивирования водорослей, которые быстро оседали на дно заполненной жидкостью пробирки. После 73 раундов они обнаружили, что водоросли в одной из трубок стали многоклеточными.Наблюдая за новой формой, Рэтклифф и Тревизано обнаружили, что она воспроизводится путем активного дробления, отделения подвижных одиночных клеток, которые продолжают расти в новые многоклеточные кластеры.

Они разработали математическую модель, которая объяснила репродуктивное преимущество этой одноклеточной стратегии по сравнению с гипотетическими альтернативами, в которых кластер будет производить более крупные пропагулы. Модель предсказывала, что воспроизводство из одиночных клеток будет более успешным в долгосрочной перспективе. Несмотря на то, что у одиночных клеток меньше шансов выжить, чем у более крупных пропагул, этот недостаток более чем компенсируется их огромным количеством.

В сотрудничестве с Мэтью Херроном и Фрэнком Розенцвейгом из Университета Монтаны исследователи сейчас работают над поиском генетической основы многоклеточности и экспериментальным развитием многоклеточной сложности.«Понимание происхождения биологической сложности — одна из самых больших проблем в науке», — сказал Тревизано. «В этом эксперименте мы изменили порядок одного из первых шагов в происхождении многоклеточности, показав, что два ключевых эволюционных шага могут происходить намного быстрее, чем предполагалось ранее. Заглядывая в будущее, мы надеемся непосредственно исследовать истоки сложности развития или то, как подростки становятся взрослыми, используя многоклеточные организмы, которые мы развили в лаборатории ».Несколько лет назад Тревизано и Рэтклифф попали в международные новости, когда они развили многоклеточность дрожжей.

Эта работа развивает эти открытия, инициируя многоклеточность в организме, который никогда не имел многоклеточного предка, и предоставляет новую гипотезу об эволюционном происхождении одноклеточного узкого места в многоклеточных жизненных циклах.

Портал обо всем