Биологи превратили одноклеточный организм в многоклеточный сразу двумя способами
Ученые выяснили, что ближайшие одноклеточные родственники животных, хоанофлагелляты, умеют становиться многоклеточными сразу двумя способами: делением клетки и объединением множества в единую группу. Ранее считалось, что эти организмы способны только клонировать себя, но оказалось, что в стрессовых условиях они активно слипаются. Открытие меняет представление о том, как могла зародиться сложная жизнь на Земле.
Эволюция многоклеточности — одна из главных загадок биологии. Ученые долгое время полагали, что существуют два строгих пути развития: либо одна клетка делится и остается связанной с дочерними (клональный путь), либо множество независимых клеток собираются вместе (агрегативный путь). Животные, включая человека, развиваются первым способом — из одной оплодотворенной яйцеклетки. Считалось, что их ближайшие одноклеточные родственники, хоанофлагелляты, тоже следуют только этому правилу.
Хоанофлагелляты — микроскопические водные организмы, питающиеся бактериями. У них есть жгутик для плавания и воротничок из ворсинок для ловли еды. Эти существа генетически ближе всего к животным. Изучая их, биологи пытаются понять, как природа сделала шаг к многоклеточным телам.
До сих пор наука знала лишь о клональном поведении этих организмов. Например, вид Salpingoeca rosetta всегда формирует колонии путем деления. Ранее биологи были уверены, что два способа объединения клеток взаимоисключают друг друга. Однако открытие нового вида хоанофлагеллят заставило ученых лично проверить, как именно эти микроорганизмы ведут себя в дикой природе.
Чтобы разобраться в механизмах многоклеточности, команда исследователей отправилась на остров Кюрасао в Карибском море. Там, в национальном парке Шете-Бока, специалисты изучили полторы сотни прибрежных луж, которые регулярно пересыхают на солнце и наполняются соленой водой. В них обитает вид хоанофлагеллят Choanoeca flexa.
Авторы научной работы обнаружили удивительную гибкость в поведении этих микроорганизмов. Результаты опубликовали в журнале Nature.
В лаборатории колонии разделили на отдельные клетки и стали наблюдать за ними через микроскоп. Выяснилось, что одиночные клетки не только делились, но и быстро находили друг друга, склеиваясь в новые группы. Процесс объединения занимал считаные минуты, а уже через 24 часа хаотичные комки клеток превращались в упорядоченные слои, неотличимые от тех, что выросли естественным путем.
Эксперименты показали, что выбор стратегии зависит от окружающей среды. В прибрежных лужах из-за испарения постоянно меняется соленость воды. Ученые выяснили, что при нормальной солености C. flexa может использовать оба метода. Но когда вода высыхала и уровень соли превышал 73 промилле, многоклеточные листы распадались на отдельные клетки-цисты. Они покрывались защитной оболочкой и впадали в спячку, чтобы пережить засуху.
Как только воду снова добавляли, цисты просыпались и начинали восстанавливать колонию. При этом они применяли комбинированный подход: одновременно делились и слипались с соседями.
Плотность населения в луже тоже играла роль. При низкой концентрации организмов (около 100 клеток на миллилитр) преобладало деление. Но когда плотность достигала 100 000 клеток на миллилитр, хоанофлагелляты переключались на агрегацию. Ученые также заметили, что разные штаммы организмов умеют распознавать своих: в экспериментах клетки предпочитали объединяться с родственниками, игнорируя чужаков.
Такая двойная стратегия дает C. flexa эволюционное преимущество. Клональный рост надежен, но медленен, тогда как агрегация позволяет мгновенно собрать крупный организм, который эффективнее охотится на бактерии. В условиях, где лужа может высохнуть за несколько дней, скорость восстановления критически важна для выживания вида.
Исследование показало, что граница между двумя путями развития жизни не так строга, как считалось ранее. Ближайшие родственники животных способны переключаться между клонированием и объединением в зависимости от условий.
Теперь предстоит выяснить, у кого еще есть такая способность, а также понять, умели ли древние предки животных тоже собираться в группы, прежде чем окончательно выбрали путь деления одной клетки.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии