Исследователи из Технологического института Джорджии сообщили о первых результатах эксперимента по превращению одноклеточных организмов в многоклеточные. В результате направленной эволюции ученым удалось создать из обычных дрожжей вид в 20 тыс. раз больше и в 10 тыс. раз прочнее, чем исходный.
В первой фазе исследования по долгосрочной эволюции биологи экспериментировали с пекарскими дрожжами (Saccharomyces cerevisiae). Ученые ежедневно проводили искусственный отбор колоний, которые выращивались в инкубаторе. Те из них, которые росли быстрее всех и достигали самых больших размеров, отбирались для дальнейшего культивирования.
Примерно через 3 тыс. поколений дрожжи развились и образовали кластеры из более чем 500 тыс. отдельных клеток. Это более чем в 20 тыс. раз больше, чем исходный штамм. В процессе они стали видны невооруженным глазом и по прочности сровнялись с древесиной, примерно в 10 тыс. раз прочнее обычных пекарских дрожжей.
Исходные (слева) и эволюционировавшие (справа) пекарские дрожжи. Изображение: Georgia Institute of Technology
Анализ новых штаммов показал, что отдельные дрожжевые клетки вытянулись, что уменьшило плотность клеток в каждой группе и, таким образом, уменьшило стресс, который они оказывали друг на друга. Это удерживает кластеры от разрушения, как это обычно происходит при определенной плотности, позволяя им достигать более крупных размеров.
Кроме того, с помощью сканирующей микроскопии исследователи обнаружили, что у дрожжей сформировался совершенно новый физический механизм, который способствовал росту и прочности. «Ветви дрожжей запутались — кластерные клетки стали вести себя как виноградная лоза, обвивая друг друга и укрепляя всю структуру», — говорит Озан Боздаг, соавтор исследования.
Сложная внутренняя структура эволюционировавших пекарских дрожжей. Изображение: Georgia Institute of Technology
Переход от одноклеточной к многоклеточной жизни — один из самых больших пробелов в истории эволюции на Земле. Хотя у «эволюционировавших» дрожжей по-прежнему отсутствуют многие биологические черты истинно многоклеточных организмов, обнаруженная клеточная запутанность кажется важным этапом такой эволюции. Исследователи надеются, что дальнейшие исследования позволят объяснить все этапы перехода к сложной жизни.
