Тъкмо когато учените си мислеха, че са разгадали почти изцяло произхода на многоклетъчния живот, еволюцията им подхвърли нова крива топка.

Изследователи откриват съвсем случайно трети вид "неконвенционално" многоклетъчно, което съчетава двата вида, за които вече знаем.

Многоклетъчността е еволюирала зашеметяващите 45 или повече пъти в дървото на живота. И все пак в основата си предшественикът на всяка многоклетъчна линия е разчитал само на един от двата метода - отделни клетки, които се слепват при разделянето си, или отделни клетки, които се разделят, а след това – се събират отново.

Клоналното многоклетъчно развитие, при което клетките остават свързани, докато се делят отново и отново, дава началото на организми, както на прости (нишковидните цианобактерии), така и на сложни (като животните с техните специализирани тъкани).

Другият вид многоклетъчност, наречена агрегация, представлява временно струпване на свободно живеещи клетки, което се случва при слизести плесени и социални амеби - често в отговор на тежки условия на околната среда или хищничество.

Нурия Рос-Рочер, еволюционен биолог в Института Пастьор във Франция, и колегите ѝ правят изненадващото откритие, когато изучават хоанофлагелатите: едноклетъчни организми, живеещи във вода, които образуват краткотрайни колонии и представляват най-близките живи едноклетъчни роднини на животните.

По-конкретно екипът наблюдава поведението на хоанофлагелат, наречен Choanoeca flexa. Този вид образува зрелищни колонии, които приличат на експлодиращи фойерверки, което може да ни помогне да разберем по-добре гаструлацията - критична стъпка в ембрионалното развитие.

Хоанофлагелатите образуват колонии чрез клетъчно делене, като са се репликират, за да увеличат броя на събраните клетки. Така че когато Рос-Рочер и колегите ѝ виждат, че клетките се делят в колониите на C. flexa, които са открити за първи път през 2018 г. в басейни с пръски на скалистия бряг на карибския остров Кюрасао, всичко изглежда нормално.

Въпреки това в лабораторни условия и под микроскоп изследователите забелязват също така, че колониите C. flexa се реформират много бързо, след като са били разединени със светлинни сили - твърде бързо, за да можем да припишем това на клетъчно делене.

След това, когато изследователите използват флуоресцентни багрила за оцветяване на различни видове клетки на C. flexa, те могат да видят отделни популации от единични клетки, които образуват двойно маркирани химерни клъстери - което не би било възможно, ако те са се разделили от една и съща клетка-основател.

Първоначално екипът се усъмнява в странните си наблюдения на колониите на C. flexa, защото те изглеждат "твърде странни", обяснява старшият автор и клетъчен биолог от Института "Пастьор" Тибо Брюне в публикация в социалните мрежи.

Но сега, въз основа на няколко експеримента, екипът смята, че C. flexa може да се обединява в еднослойни колонии, подобни на листове, като слизестите плесени, или да се развива чрез клониране, както правят животните.

"Установихме, че листовете на C. flexa могат да се образуват чрез чисто клонови процеси, чисто агрегатни процеси или комбинация от двете, в зависимост от експерименталните условия", пише екипът в своя научен труд, публикуван в bioRxiv и очакващ анонимно рецензиране.

"Използването и на двата механизма едновременно - механизми, които често се представят като взаимно изключващи се - вероятно позволява на листовете да се развиват по-бързо, отколкото биха само чрез един механизъм", добавя Бруне.

Допълнителни експерименти показват, че многоклетъчната форма на C. flexa зависи от условията на плитките басейни с морска вода, в които са открити организмите.

Когато солеността на тези приливни басейни премине критичен праг, утрояващ се с изпаряването на морската вода, колониите на C. flexa се разделят на единични кистоподобни клетки, за да устоят на изсъхването. При рехидратиране в лабораторията колониите на C. flexa се възстановяват в рамките на няколко дни, като първо се обединяват, а след това се делят.

"Смятаме, че сме открили екологично обусловения жизнен цикъл: цикли на изпаряване и пълнене, които водят до бързи преходи към и от многоклетъчност", казва Бърнет.

Предложеният жизнен цикъл на C. flexa. (Ros-Rocher et al., bioRxiv, 2024)

Макар че изследването все още не е рецензирано и резултатите от него могат да бъдат подложени на съмнение, откриването на този необичаен смесен начин на развитие "разширява кръга от възможни сценарии за появата на многоклетъчност при животните", заключава екипът.

Изследването е достъпно в bioRxiv.

Източник: Science Alert