Ученые опубликовали в Nature новое исследование о том, как одноклеточные организмы могут давать начало многоклеточным организмам в лаборатории. В этом исследовании модельный организм под названием снежные дрожжи рос более 3000 поколений, и со временем он стал в 20 000 раз больше организма-предка.
Эта работа является одним из первых крупных результатов многолетнего проекта под названием Multicellularity Long-Term Evolution Experiment (MuLTEE). Это началось в 2018 году с одноклеточных дрожжей snowflake. Ученые выращивали дрожжи в инкубаторах и отбирали те, которые росли быстрее и крупнее.
В конце концов, группы, образованные дрожжевыми клетками, были более чем в 20 000 раз больше, чем клетки их предков. После того, как в начале эксперимента они были невидимы невооруженным глазом, они стали размером с плодовых мушек, и группы содержали более полумиллиона клеток. Также появились новые характеристики — после того, как вначале они были невероятно хрупкими, они стали такими же прочными, как дерево.
Дрожжевые клетки стали более удлиненными, а группы, которые они образовывали, были менее плотно упакованы. Уменьшение плотности также уменьшило физическое напряжение между клетками, и группы стали намного больше. Однако действовали и другие механизмы.
«Мы обнаружили, что существует совершенно новый физический механизм, который позволил группам вырасти до таких очень, очень больших размеров», — сказал первый автор исследования Озан Боздаг, доктор философии. «Ветви дрожжей переплелись — кластерные клетки развили поведение, подобное виноградной лозе, обвиваясь друг вокруг друга и укрепляя всю структуру».
Запутывание — это биомеханический механизм, который делает дрожжи примерно в 10 000 раз более жесткими. Исследователи предположили, что запутанность используется как своего рода механизм развития, и хотя он не такой сложный, как многоклеточный организм, этот процесс позволяет дрожжам snowflake приобретать некоторые свойства многоклеточности.
«Прикинув масштаб эволюции одноклеточных организмов, мы можем выяснить, как они эволюционировали в прогрессивно более сложные и интегрированные многоклеточные организмы, и можем изучать этот процесс на этом пути», — сказал руководитель исследования Уильям Рэтклифф, адъюнкт-профессор Технологического института Джорджии. «Мы надеемся, что это только первая глава в длинной истории открытия многоклеточных, поскольку мы продолжаем разрабатывать дрожжи snowflake во множестве».