Таинственная слизистая плесень при питании ведет себя как многоклеточный коллектив

Редкая и загадочная слизистая плесень может содержать подсказки о возникновении многоклеточности.

Ученые обнаружили, что обычно одноклеточный вид Fonticula alba объединяется в инвазивное целое, которое разрывает колонию бактерий на определенной стадии жизненного цикла, пируя как один организм. Этот коллектив обладает животноподобными свойствами и ведет себя как агрессивный рак.

Это открытие может помочь нам понять, как многоклеточные организмы возникли из простых одноклеточных, которые были основой всей жизни на Земле.

Fonticula alba - редкий и своеобразный вид слизистой плесени. Она была выделена в 1960 году из образца, найденного в собачьих фекалиях в Канзасе; впоследствии ее жизненный цикл и поведение были изучены в лаборатории, где ее культивировали.

Как и многие другие слизистые плесени (которые на самом деле являются не грибами, а представителями царства протистов, своего рода всеобъемлющей группы для всего, что не может быть аккуратно классифицировано как животное, растение или гриб), F. alba проводит большую часть своего жизненного цикла как одноклеточный организм, питаясь бактериями в рамках цикла разложения.

Когда приходит время размножаться, эти одиночные клетки объединяются в многоклеточную форму, чтобы вырастить вулканоподобные плодовые тела, которые выпускают споры для роста... еще большего количества F. alba.

Он также не похож на другие слизистые плесени. F. alba находится в более близком родстве с грибами, чем другие слизистые плесени, и отнесен к той же кладе, что и грибы.

Группа исследователей под руководством биолога Кристофера Торета из Женевского университета в Швейцарии хотела узнать больше о малоизученном жизненном цикле этого организма, поэтому они занялись его культивированием в лаборатории. Хотя слизистая плесень может питаться различными видами бактерий, обычная фекальная бактерия под названием Klebsiella pneumoniae была определена как оптимальная ко-культура для F. alba еще в 1979 году, поэтому исследователи использовали именно ее.

Они вырастили колонии K. pneumoniae и внесли слизистую плесень на разных стадиях жизненного цикла бактерии. Исследователи обнаружили нечто очень необычное и неожиданное: к концу жизни бактерий, когда у K. pneumoniae заканчивалась пища, F. alba объединялась в многоклеточное состояние - не для того, чтобы плодиться, а чтобы питаться бактериями.

По мере того как слизистая плесень собиралась вместе и продвигалась в колонию бактерий, она развивала переходные клеточные колонны, формируя щупальцеподобные нити; они были похожи на гифы, известные нам по грибам, которые выполняют ряд функций, включая поиск источников питательных веществ. Эти нити осуществляли совместный поиск и вторжение в бактериальную агаровую пластинку в поисках новых источников пищи.

Клетки слизистой плесени собрались вместе, чтобы сформировать эти нити, с одной клеткой-"лидером" на кончике и клетками-"последователями", расположенными позади. Каким-то образом эти клетки общаются между собой, при этом клетка-лидер передает информацию клеткам-последователям.

Когда исследователи разрушили лидерную клетку в усике с помощью лазера, клетки-последователи пришли в беспорядок и больше не могли искать новые источники пищи. Такого же беспорядка не наблюдалось, когда была повреждена одна из клеток-последователей. Это позволило предположить, что клетки действительно играют определенную роль в этом многоклеточном состоянии.

По словам исследователей, это позволяет предположить ранее не рассматривавшееся происхождение грибковых гиф.

"Мы предлагаем гипотезу, согласно которой гифы могли иметь прямое агрегативное происхождение", - пишут исследователи в своей статье.

"Последний общий предок грибов и F. alba мог собирать амебоидные клетки в инвазивные коллективы, расположенные голова к хвосту".

Раковые клетки также используют динамику "лидер-последователь" для инвазии, что говорит о том, что разные виды клеток могут демонстрировать схожее поведение по разным причинам. Это означает, что F. alba может стать мощным модельным организмом для понимания возникновения многоклеточности как общей концепции, считает команда.

Исследование было опубликовано в журнале Current Biology.