Биологи нашли новые аргументы в пользу альтернативной теории возникновения многоклеточных

Новооткрытые микроорганизмы, похожие на хищных сперматозоидов, охотятся, слипаясь в многоклеточные структуры. Возможно, это – новый аргумент в пользу альтернативной теории происхождения многоклеточных существ. В опубликованной в журнале BMC Biology статье группа российских и зарубежных ученых анализирует строение и жизненные циклы новых одноклеточных. Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Сейчас в биологии многоклеточных мэйнстнимом является теория гастреи Эрнста Геккеля, по которой первый многоклеточный организм возник в процессе деления клетки с последующей специализацией различных клеток организма. Альтернативная теория говорит о том, что многоклеточные животные появились из одноклеточных во время совместной охоты и питания. В этой гипотезе клетки частично слипались друг с другом в многоклеточные образования и формировали так называемые агрегации. Такой образ жизни способствовал увеличению размеров клеток в составе агрегации, а также тому, что последняя росла теперь не за счет присоединения новых «членов», а за счет деления имеющихся. Питание крупной жертвой, в свою очередь, приводило к значительному увеличению в размере и последующему множественному делению клетки, что является важным фактором возникновения многоклеточности.

Новые одноклеточные хищники из обширной группы заднежгутиковых, а именно три вида Syssomonas multiformis, Pigoraptor vietnamica и Pigoraptor chileana, были обнаружены группой ученых Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН в пресных водоемах Вьетнама и Чили. Наблюдения за их живыми клетками проводили в лабораторных условиях. Изученные виды могли выживать при температуре 5–40 °C, кислотности среды 6–11 (то есть в довольно щелочной среде) и переносить повышение солености до 0,04%. В результате исследований выяснилось, что эти микроорганизмы отличаются сложными жизненными циклами, образованием многоклеточных скоплений и охотой на более крупные организма. Более того, один из микробов, Syssomonas multiformis, мог таким образом разрушать зерна риса и заглатывать отдельные частички рисового крахмала.

Полученные данные согласуются с гипотезой синзооспоры Алексея Захваткина, по которой многоклеточность у животных могла возникнуть при слиянии друг с другом клеток различных типов, которые уже присутствовали в жизненном цикле одноклеточного предка животных.

«Изучение генетических механизмов взаимодействия клеток и их поведения, роста и развития у одноклеточных, предков многоклеточных животных, потенциально важно в медицине, поскольку нарушения данных процессов приводят к опухолям и образованию метастазов при раковых заболеваниях», — рассказывает руководитель проекта РНФ Денис Тихоненков, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института биологии внутренних вод.

В исследовании также принимали участие исследователи из Пензенского государственного университета, Центра исследований океана имени Гельмгольца, Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Департамента ботаники Университета Британской Колумбии.